低压真空断路器的大电流开断技术

低压真空断路器具有无火灾爆炸危险、良好的环境适应性,以及寿命长、维护量小等一系列优点。低压真空断路器的开断能力与触头直径之间呈线性关系,其极限开断能力取决于电流过零时的触头表面温度。当它开断大的短路电流时,一般采用与电弧轴向垂直的横向磁场真空电弧控制技术,使集聚态真空电弧在触头表面上快速旋转,减轻时局部触头区域的烧蚀。在低压真空断路器中CuCr触头材料显示出最好的性能。低压真空断路器将在煤矿、化工、冶金、纺织、采矿等时断路器有较高环境要求的领域中占有一席之地。     

平板触头小开距中频真空电弧特性研究EI北大核心CSCD

为验证小开距平板真空触头在航空变频(360~800Hz)电力系统中作为保护电器应用的可行性,该文选择触头直径为20mm、触头材料为Cu-W-WC合金的真空灭弧室,在3mm开距条件下进行电弧特性实验,并基于磁流体理论,建立中频真空电弧的多物理场耦合仿真模型。研究结果表明:平板触头内的小开距中频真空电弧,燃弧能量低、对触头表面烧蚀轻,开断失败时未形成阳极斑点;大电流模式下,电流的自身磁场可使对称的柱状电弧合并,峰值时形成扩散态中频真空电弧;在360~800Hz范围内,随电流频率增加,小开距平板触头的开断能力略有下降,开断能力大于12.4kA,满足航空变频电力系统的保护需求。     

中频下正弦曲面触头真空电弧特性研究

随着多电/全电飞机技术的发展,交流中频(360～800Hz)供电体制成为航电系统的主要发展方向,对新型小体积、轻重量、大开断容量开关的需求更加迫切。真空开关凭借自身的开断原理和结构特点,具备应用于航空领域的优势。提出一种新型触头结构——正弦曲面触头真空灭弧室,研究新型触头在中频下的真空电弧特性,对比分析了同等触头直径(41mm)和材料的正弦曲面触头和平板触头在小开距下的真空电弧形态的演变过程、电弧电压特性、燃弧能量、开断性能、阳极烧蚀程度及电弧生成物凝结能力,得到燃弧能量与电流幅值和频率的关系,以及燃弧能量对开断能力的影响规律。结果表明,在开断中频真空电弧时,正弦曲面触头的燃弧能量低,电弧电压噪声小、峰值低,阳极触头表面烧蚀程度轻,开断能力和电弧生成物凝结能力更强,具有很强的应用潜力。     

真空断路器讲座——第三讲 真空开断的灭弧特性

电流回路在真空电极间开断时亦产生电弧。维持真空电弧不是依靠气体分子游离,而是由触头电极蒸发出来的金属蒸汽来维持的,因而金属蒸汽的性质对弧柱特性有很大影响。真空电弧产生与发展的过程如下:真空电极开断电流时随着动触头开始向分闸位置运动而使动、静触头之间的接触压力渐渐减小,触头表面的弹性变形逐步复原,微观表面的凹陷部分先行分离,电流自动向凸突表面接触部集中,这些凸突表面接触部电流密度不断增大,同时随着接触压力的减小而使接触电阻增大,流过电流时产生的温度足以使电极表面金属熔化,成为触头间高温液态金属桥,动触头继续向分闸位置移动,随着开距渐渐加大使这些金属桥最终被拉断,液态金属桥断裂时,爆炸式地产生金属蒸汽,在高温和强电场的作用下,电子从阴极逸出并游离金属蒸汽成电弧,     

基于阳极放电模式的杯状纵磁触头真空灭弧室分闸速度设计

真空断路器短路开断能力与真空电弧的控制技术及断路器分闸速度的控制技术紧密相关。该文的研究目标为基于真空电弧强电弧模式向扩散态模式转变规律对杯状纵磁触头真空灭弧室分闸速度进行设计。通过对杯状纵磁触头在不同分闸速度、不同燃弧时间条件下进行拉弧试验,研究的影响强电弧模式持续时间、强电弧模式转变为扩散态模式时刻的临界纵向磁场及与之对应的临界触头开距与分闸速度的关系。试验结果显示,真空灭弧室分闸速度和燃弧时间对真空电弧阳极放电模式的演变具有显著影响,较高的分闸速度能够使得强电弧模式快速转变为扩散态模式。强电弧模式转变为扩散态模式时刻对应的临界触头开距及其临界纵向磁场强度、强电弧模式持续时间,随电弧电流的增大而增大,且不同的分闸速度条件下强电弧模式转变为扩散态模式的临界触头开距具有峰值效应。在真空断路器分闸速度的设计过程中,宜使得真空灭弧室刚分速度高于该峰值临界触头开距所对应的分闸速度。研究结果可为应用杯状纵磁触头的真空断路器的分闸速度的设计提供理论依据。     

横磁触头真空电弧起始运动的临界触头开距实验研究

起始桥柱状真空电弧运动的临界开距是对应于横磁触头大电流真空电弧运动模式演变的标志性物理量,对横磁触头真空断路器大电流开断性能具有重要影响。本文的研究目标是实验研究横磁触头开槽方式、燃弧时间和电弧电流等因素对横磁触头起始桥柱状真空电弧运动临界开距的影响规律。研究结果显示在燃弧时间0 ms~10 ms、电流有效值5 kA~31.5 kA的实验条件下,3种结构的横磁触头的起始桥柱状电弧有越靠近电流峰值起弧,停滞时间越长的趋势。直角槽型卐字形横磁触头（CuCr40）、螺旋槽型横磁触头（CuCr25）和曲线槽型卐字形横磁触头（CuCr50）的电弧运动临界开距分别在0.96,1.1 mm 和1.7 mm有概率最大值点。相关研究结果对横磁触头大电流真空电弧的发展和演变特性的理解提供基础。     

一种新型高压真空灭弧室触头及其特性

高压真空开关的核心部件之一是真空灭弧室,由于其触头开距较大,因此多采用纵向磁场触头,希望触头间隙有较强且较均匀的纵向磁场,这样可降低电弧电流密度,降低电弧能量,从而提高开断性能。该文提出了一种适合应用于高电压等级真空灭弧室的新型纵向磁场触头结构,该触头结构结构简单,便于加工,而且结构强度更好。利用有限元方法对这种新型的真空灭弧室磁向磁场触头间隙的磁场分布特性进行了计算与分析, 结果表明其磁场特性优于现有传统纵磁触头结构。利用这种新型触头结构制做了真空灭弧室样机,在单频LC振荡回路上进行了性能测试,结果表明在触头开距为40和60 mm时其同样具有良好的开断短路电流的性能。     

电弧停滞现象对低压开关电器分断的影响

电弧停滞现象是低压开关电器开断过程中的一个重要现象.电弧停滞时间的长短对低压开关电器的开断性能和限流性能有很大的影响,而电弧停滞时间本身受触头区域的磁场、触头开断速度、触头材料、灭弧室结构与器壁材料、触头形状和表面情况等因素的影响.     

真空断路器刚分速度探析

真空断路器在开断过程中产生真空电弧．刚分速度对成功开断真空电弧至关重要。触头弹簧的合理设计和选用对刚分速度有直接影响,对提高真空断路器的开断能力十分有利：     

平板触头分离过程直流真空电弧形态与电压特性

基于强迫换流原理的混合型直流真空断路器是直流开断技术的有效方式之一,其参数设计及开断能力与电弧形态演化密切相关。利用可拆卸真空灭弧室,对直径为45?mm的CuCr50平板触头,在1~8?kA的近似恒定直流条件下分离过程中真空电弧的形态演化规律和电弧电压特性进行了研究。实验结果表明:触头分离初期,电弧集聚在电弧引燃处;随着开距的增加,电弧逐渐扩散。当电流小于5?kA时,电弧始终呈扩散型,电弧电压噪声较小;当电流大于5?kA,电弧能扩散到整个触头表面,但电弧初始引燃处多发展成阳极亮斑,且燃弧时间大于1.5?ms后,电弧电压噪声分量急剧增加。实验结果可以用于指导混合型直流真空负荷开关的设计。     

真空断路器中电弧的运动

<正> 1.简介 当真空断路器触头分开时,会产生金属蒸气电弧放电,在电弧电流超过10kA时,自生磁场会使电弧产生严重的收缩。 触头局部过热不仅会引起触头严重烧损,而且会降低触头的开断能力。这是由于产生高密度金属蒸气的缘故。因而就很有必要研究电弧的运动特性。 以前主要通过光学方法(例如高速摄影法)对装有观察窗的真空灭弧室进行研究。对于实际真空灭弧室,可以利用测量灭弧室周围磁场变化来反映电弧旋转。     

真空电弧的新控制技术

为分断电流,真空灭弧室内部的触头一旦打开,在触头电极间会产生真空电弧。真空电弧是触头的阴极侧出现阴极点放出的金属蒸汽形成了离子和电子,电流峰值随着电流的减小,金属蒸汽也随之减小。     

低压限流断路器开断过程重击穿现象及防止措施

本文采用光电测试系统，观察到在低压限流断路器开断过程中的电弧电压跌落现象。对断路器测试分析发现，这一现象是由电弧通道转移至触头区引起，而造成电弧通道转移的主要原因是发生在触头区的重击穿现象。通过分析影响开断过程电弧重击穿现象的主、要因素，本文提出了几种抑制开断过程重击穿现象、提高断路器限流特性的有效方法。     

真空灭弧室纵向和横向磁场触头及其优化应用

真空灭弧室于 1 96 0年实现专业化生产。1 96 9年西门子着手中压 (1～ 2 6 k V )真空灭弧室的开发和生产。 2 0世纪 70年代中期 ,日本开发出世界上首个高压真空灭弧室样品。从 1 984年起 ,西门子将真空技术拓展到低压 (小于 1 k V)领域。真空灭弧室主要用于配电和工业用断路器以及电机控制的接触器上。真空灭弧室主要由真空密封外壳和安置在壳内的一对触头构成。为了其中一个触头能进行关合和开断动作 ,灭弧室还使用了不锈钢波纹管。在开断电流时 ,两个触头间产生电弧。在下一个电流过零时 ,金属蒸气的减少和等离子体的重组导致电弧在几个 …     

《高压电器》“真空开断技术”专题征稿启事

正为纪念王季梅先生开创中国真空开断技术之先河,展示该领域最新进展和发展趋势,促进我国真空开断技术的进一步发展,《高压电器》编辑部特邀西安交通大学王建华教授、贾申利教授和刘志远教授作为特约主编,主持"真空开断技术"专题,拟于《高压电器》2017年第3期出版。真空开断技术是以真空作为绝缘和灭弧介质的金属蒸气电弧开断技术。高真空中,电极间隙绝缘强度高,电弧电压低,弧后介质强度恢复速度快,触头电磨损速率小,这些特点使得真空开关及断路器在配电系     

《高压电器》“真空开断技术”专题征稿启事

正为纪念王季梅先生开创中国真空开断技术之先河,展示该领域最新进展和发展趋势,促进我国真空开断技术的进一步发展,《高压电器》编辑部特邀西安交通大学王建华教授、贾申利教授和刘志远教授作为特约主编,主持"真空开断技术"专题,拟于《高压电器》2017年第3期出版。真空开断技术是以真空作为绝缘和灭弧介质的金属蒸气电弧开断技术。高真空中,电极间隙绝缘强度高,电弧电压低,弧后介质强度恢复速度快,触头电磨损速率小,这些特点使得真空开关及断路器在配电系     

真空分接开关技术的论述（3）

1．5真空电弧的特性 真空管是利用高真空工作绝缘灭弧介质,靠密封在真空中的一对触头来实现电力电路的通断功能的一种电真空器件。在它的触头开断过程中,必然伴随有电弧的产生和熄灭。这种真空电弧（见图5）的表现形式和特性与空气中电弧有着截然的区别。因此,有必要探讨真空电弧产生机理和真空电弧特性。     

动静触头槽口装配位置对真空灭弧室性能的影响

为了研究动静触头槽口装配位置对真空灭弧室性能的影响,文中采用仿真计算和试验相结合的方法,对不同动静触头槽口装配位置的真空灭弧室性能进行了分析,得出了装配位置对磁感应强度和电弧形态的影响规律。当动静触头槽口错位45°装配时最大磁感应强度分别为63.71、64.31、64.18 mT,电弧尺寸比较小,电弧的运动比较稳定,电弧电压为36 V,开断性能更好。动静触头槽口错位45°装配有利于提高真空灭弧室开断性能。     

大电流真空电弧开断过程瞬态特性仿真分析

针对开断过程中传统稳态模型无法表征真空电弧动态特性问题,以工频电流下开断峰值为10 kA大电流真空电弧为研究对象,搭建等离子体弧柱区二维物理模型,在已有双温磁流体动力学稳态模型中引入密度、温度、压力及速度等流场参数时变项,同时利用动网格技术控制弧柱区变化速率,模拟触头分闸过程,综合考虑电流及开距变化情况下等离子体各物理场参数变化,以获取开断时电弧微观流场瞬态特性,探究开断过程中电弧形态及能量变化。分析结果可知：离子压力、温度、电子温度和阳极表面能流密度均随动、静触头分离而减小;离子速度无明显变化;等离子体不断向外扩散,由于电流减小,金属蒸汽源也逐渐减少,极间等离子体密度降低,阳极尚未达到活跃程度,最终电弧熄灭。     

交流真空接触器触头侵蚀率剖析

在扩散型电弧条件下对交流真空接触器触头侵蚀的特点进行剖析。文中，引用美国西屋公司最近的实验研究结果，指出了交流，小开距，扩散型电弧情况下的触头侵蚀率远低于直流，大开距，扩散型弧以及一般文献中给出的真空触头阴极侵刨率。最后，对此论题内容作了分析和谇。