CO_2气体断路器弧后击穿特性计算分析

六氟化硫(SF_6)具有优良的绝缘与灭弧性能,广泛应用于电力设备中,但该气体是一种强温室气体,已被要求限制甚至停止使用。二氧化碳(CO_2)灭弧性能优良,作为一种潜在的灭弧介质替代SF_6气体具有较大应用前景。针对CO_2气体在高压气体断路器中的应用,围绕弧后击穿特性这一核心问题,通过磁流体动力学电弧仿真和弧后热击穿与电击穿特性评估,分析了CO_2气体电弧的弧后介质恢复特性,及其与SF_6气体的差距,进而探讨了采用CO_2气体作为高压气体断路器灭弧介质的可行性与关键问题。结果表明:文中断路器结构下CO_2电弧热开断能力约为SF_6气体的28.7%;弧后CO_2气体介质恢复速度较SF_6气体慢,动触头前端的区域电击穿发生概率较高;提高CO_2气体充气压力可有效提高电弧热开断能力和弧后介质恢复强度;该研究可为环保型高压气体断路器的研制与优化提供参考。     

研制中的配电网开断及分段设备

1.旋弧式SF_6柱上断路器旋弧式SF_6断路器结构简单,所需操作功率小,所以在国外配电网上广泛使用。(1)原理当分闸时,动—静触头一分离,它们之间就产生电弧,当触头拉开一定距离时,由于磁吹线圈、静触座和圆筒电极相串联,电弧就转移到动触头与圆筒电极之间,磁吹线圈通过电流,它产生一个磁场,电弧在磁场作用下拉长,并作超音速旋转,另外在电弧     

ZF—220kVSF_6断路器绝缘操作杆

随着电气工业的发展,电网不断的扩大,电网容量迅速增加,对断路器的要求增大断流能力,提高开断速度,限制分、合闸过电压及机械强度稳定等。这就需要单元灭弧室有较高的参数。SF_6断路器是能满足这一要求的,而我们研制的φ100×φ74×725mm真空浸胶玻璃布管又是用于ZF—220kV SF_6断路器上的绝缘拉杆。本文侧重介绍SF_6断路器的灭弧原理及绝缘拉杆的性能。一、SF_6断路器的灭弧原理 SF_6断路器与空气断路器一样,都是气体断路器,它们均通过气体的高速流动带走电弧能量。SF_6气体所带走的能量是随着气体温度的增加而增加的。在利用气流带走电弧能量时,应尽量提高流动气体的温度,而且在弧隙温度增加时,弧隙间的气体分子游     

旋弧式SF_6断路器开断高压直流电流性能的实验研究

将一个未充电的电容器并联在断路器两端,当电容量为60μF、断路器的气体压力为0.3MPa时,旋弧式SF_6断路器能够开断的直流电流约为360A,燃弧时间约为25ms。增大旋弧灭弧室的磁场强度有可能使开断电流进一步提高。     

城网建设与高压开关

4.国内SF_6断路器的生产综况 国内有华通开关厂引进ABB公司的HB系列10～35kV旋弧式(+助吹)SF_6断路器(户内用),还有联合开发的LN2—10型10kV 1250A、1600A、3150A 25～40kA户内旋弧式(+助吹)SF_6断路器,LN2—35型35kV 1600A 25kA户内旋弧式(+助吹)SF_6断路器,LW8型35kV 1600A 25～31.5kA户外三相分箱式SF_6断路器,LW3型10kV 400A、     

为什么运行中的SF_6断路器可以免试一般断路器绝缘预防性试验的一些常规项目(如绝缘电阻测量、交流耐压试验、泄漏电流测量)?

答:在SF_6断路器问世以前,我们采用的断路器除真空灭弧室外,实际上都是对外界大气开放的,这是灭弧原理对结构的要求,如油断路器灭弧过程中,一部分电弧能量使绝缘油汽化,一部分电弧能量使绝缘油分解生成氢、炭粒和烃气体,电流开断后,这些气体除少量被绝缘油吸收外,绝大部分向断路器体外排放;空气断路器使用压缩气体吹熄电弧,气流流经弧道时一方面使弧道冷却,另一方面带走大量离子向断路器体外     

几种SF_6自能式断路器

<正>一、概述 SF_6气体断路器最初是类似空气断路器的双压式断路器。这种断路器用气泵将SF_6气体压入高压贮气室,在开断时,气体从高压贮气室流入气压较低的灭弧室,从而产生气吹作用将电弧熄灭。这种断路器由于充气压力高,SF_6气体易液化,使用极不方便。另外,它需要一套抽气系统,结构非常复杂。而后的压气式断路器,在开断短路电流时,气缸与活     

自灭弧式SF_6断路器的运行经验和发展

SF_6断路器在发展初期大多数厂家都沿用空气断路器的双压式结构,后来的发展则转向结构较简单的单压型式。近年来在中压范围又发展了自灭弧式 SF_6断路器,其原理与磁吹断路器类同。1981年国际配电会议论文介绍了 BBC 公司的 HB 型自灭弧式 SF_6断路器的运行经验和发展前景。该断路器的灭弧原理见图1。中心线左侧为合闸位置,右侧为分闸位置。在合闸位置时,电流经静触头2,触指4而达动触杆7。在分闸过程中,电流从触指转换到燃弧环和与它串联的线圈。电流通过线圈,产生磁场,使电弧根在燃弧环上快速旋转,周围的气体被加热,灭弧室     

磁旋弧开关电弧的转移

本文用实验方法研究了一种磁旋弧断路器中电弧由触头间转入磁吹线圈的过程以及不同介质、介质压力、电流大小、分断相角和触头与磁吹线圈相对位置诸因素对电弧转移时间的影响。结果表明,在SF_6介质中,当气体压力较高、分断电流较小时,电弧转移时间相当长,而合理的结构布局可将电弧转移时间大辐度减少。     

自能式SF6灭弧室的开断性能

压气式SF_6断路器在72kV及以上电力系统得到了广泛的应用。这种断路器虽结构简单开断性能好,但其存在预压缩行程较大和所需操作力大等缺点。为了降低操作力,进一步提高灭弧室的特性,现已研究出二种有效利用电弧热能的灭弧室。其一是自能式灭弧室,即,使电弧加热的SF_6气体流入气缸内并升至高气压,然后,高气压的SF_6气体通     

SF_6-CF_4混合气体电弧开断特性的实验研究

基于建立的可拆式高压气体断路器,研究了SF_6-CF_4气体的电弧开断特性。采用数字延时脉冲发生器控制断路器操作机构和晶闸管等的动作时序,利用屏蔽网包裹信号线以降低电磁干扰,借助毕托管和管内阻尼颗粒实现压力传感器的绝缘和隔热并抑制管内压力波的振荡。利用硅压阻式传感器和零区测量设备分别测量了电弧开断过程中喷口喉部气压及零区电压电流的变化。分析了短路电流和气体配比等对灭弧室中喷口喉部气压变化和电弧零区行为等的影响。将Mayr电弧模型应用于弧后行为的预测,通过改变恢复电压上升率(rate of rise of recovery voltage,RRRV)和零前电流斜率(di/dt)来分析SF_6-CF_4电弧的零区特性。结果表明,在SF_6中添加CF_4后,测量点气压增量及临界恢复电压上升率趋于下降。计算得到SF_6和50%SF_6-50%CF_4的临界弧后电流分别为0.74A和0.96A。50%SF_6-50%CF_4中临界恢复电压上升率为SF_6的77%,临界恢复电压上升率和测量点气压增量之间呈现出一定的相关性。     

SF_6旋弧式断路器瞬态吹弧磁场的数值分析

本文用数值方法研究SF_6旋弧式断路器的吹弧磁场。由于断路器的开断过程是一种瞬态过程,采用基于有限差分技术的Crank-Nicolson方法计算吹弧装置的瞬态电磁场,计算结果与实验数据十分吻合。通过在不同条件下对吹弧磁场的数值分析,找出了铜套结构参数与磁场的关系,研究了主电流在不同合闸相角时与含有直流分量情况下的瞬态磁场特性,特别是对电弧零区磁场的分析,提出了在电弧电流过零瞬间获得最大磁场的途径。     

双能式SF_6高压断路器灭弧室结构设计及熄弧特性仿真研究

为满足现代电网快速切断和保护的需求,SF_6高压断路器作为主要的一类线路保护装置,其灭弧性能有必要得到加强。针对目前自能式SF_6高压断路器灭弧时存在反应时差,提出一种新型活塞助气双能式SF_6高压断路器灭弧室结构,并以此为研究对象,在分析双能加强气流形成与灭弧机理的基础上,建立灭弧过程的气流场模型与电弧模型,采用Fluent软件对灭弧室内双能加强气流截断电弧时电弧耦合气流温度场变化过程进行仿真分析。仿真结果表明:提出的双能式灭弧室结构拟用于110 kV电压等级进行灭弧时具有良好的熄弧特性,能在5 ms时间内熄灭工频电弧并且可以在后续时间内有效抑制弧触头间二次燃弧。该灭弧室结构能够在电弧熄灭后继续保持灭弧通路内有冷态气流通过,可快速降低热膨胀室内的燃弧余温。通过该研究可以为提高SF_6高压断路器开断能力提供技术参考。     

在开发新型的300kV及500kV的气体断路器中电流开断后热SF_6介质恢复特性的研究

<正> 一、引言 许多学者已进行了热SF_6气体的介电特性的试验研究,但他们只是研究了稳定条件下或电极间隙中气体均匀分布时的SF_6介电强度。实际上断路器在开断和介电恢复过程中,断路器中或靠近电屏蔽处,SF_6气体的压力和温度并不是均匀的,存在温度和压力梯度以及气体流动时间隙的介电特性问题,这些都是很有现实意义的。本文所研究的就是关于流动的热SF_6气体的击穿特性。气体流动或是由电弧能量本身造成,或是由断路器压气活塞的运动而形成。研究的方法是;根据设计的试验装置,在灭弧室由电弧加热SF_6气体,并把这种热气体引至电极间隙,     

旋弧式断路器电弧径向稳定性的数值法研究

<正> 断路器中熄灭电弧的方法多种多样,这些方法的目的通常是改变电弧的自然状态。因此,人们可以通过把电弧拉长、气吹、冷却和移动,使之呈各种有利于熄灭的形状,以保证电弧在交流电流自然过零后不再出现。在旋弧式断路器的研究中,可以把磁场对电     

自能式SF6断路器开断过程中阀连续运动特性的仿真分析

自能式SF_6断路器单向阀、回气阀和泄压阀的运动与气流场之间存在着复杂的相互作用。基于3个阀的实际运动规律,利用牛顿第二定律,建立阀连续运动的数学模型,同时基于二维轴对称电弧磁流体动力学(MHD)模型并结合真实气体物性参数,对自能式SF_6断路器在大电流燃弧阶段的气流场及阀的连续运动进行仿真分析。研究表明:电弧燃烧产生的热气回流是热膨胀室内产生高压和单向阀关闭的主要原因;不同监测点上气体压力变化与燃弧电流、静弧触头位置和阀所处状态密切相关;单向阀的动作受燃弧电流和热膨胀室压力大小影响,动作结束时刻其两侧受力会出现波动;回气阀在燃弧阶段始终处于闭合状态;泄压阀的开启动作与单向阀状态、压气室压力和弹簧力值有很大关系,泄压阀的开启会影响阀周围气流场的分布,致使阀两侧受力与运动出现波动。     

旋弧式灭弧装置中电流过零后介质自由恢复过程的研究

通过对旋弧式灭弧装置中电弧电流过零后弧隙中介质自由恢复过程的测量,得到了和SF_6气吹灭弧方法相似的介质自由恢复特性。并首次揭示了介质自由恢复特性和电弧电流之间的关系,以及导磁材料的存在对介质强度恢复过程的影响。     

SF_6-CO_2和SF_6-CF_4混合气体断路器的喷口压力特性

CO_2和CF_4气体物理化学性能稳定,液化温度低,灭弧能力强,作为潜在的SF_6替代气体引起了广泛的关注。断路器开断故障电弧过程中的喷口压力特性对气体灭弧性能和断路器结构的优化设计等都具有重要意义。为此基于一台126 k V压气式断路器模型,通过实验研究了不同体积分数混合比例下SF_6-CO_2和SF_6-CF_4混合气体中灭弧室喷口压力的变化特性。结果表明,SF_6-CF_4混合气体的喷口监测点压力增幅Δppeak和电流零点时刻的压力增量ΔpCZ均明显高于SF_6-CO_2混合气体,气吹电弧作用更强;两种混合气体测量点处的压力增幅Δppeak均随SF_6体积分数增加而增大,SF_6-CO_2混合气体电流零点处的压力增量ΔpCZ随SF_6体积分数增加也明显增大,而SF_6-CF_4混合气体ΔpCZ的变化较小;此外,喷口压力的建立情况对断路器热开断能力有较为重要的作用。     

SF_6气体绝缘设备中的固体电弧生成物的处理经验

当SF_6气体在电弧的作用下分解时,产生气体和固体两类生成物,这些生成物可能是有毒和腐蚀性的。当SF_6绝缘变电所出现事故之后或维护调整SF_6断路器的时候,必须将隔离开关容器和断路器中的电弧生成物清除出去。通常,由低氟化硫组成的气体生成物,     

中压开关元件发展方向的探讨

中压断路器 无论是户内还是户外,七十年代是油断路器以及空气断路器占主导地位。八十年代前期,SF_6断路器(旋弧式、压气式)比真空断路器更早进入电力系统,但由于密封问题的困扰,迟迟没有能扩大市场,只有户外罐式压气式SF_6断路器(LW8—40.5kV)站住了脚,并不断发展。八十年代末,引进了西门子真空断路器,并获