不同产气材料对电弧运动规律影响的实验研究

对低压断路器灭弧室内侧壁的非产气材料、迭尔林和尼龙进行了相关的实验,揭示了不同聚合体产气材料对空气电弧运动规律的影响。在电弧向灭弧栅片运动的过程中,聚合体材料受到电弧的烧蚀,灭弧室内充满空气和聚合体蒸汽的混合气体。建立了灭弧室实验模型,给出了大电流电弧的实验线路,并在500A和3000A电流时进行了电弧实验。研究结果表明,灭弧室内压力增大,加速电弧等离子体的运动速度,可有效提高断路器的性能。     

不同因素对气吹式塑壳断路器开断电弧运动影响的实验研究

设计了用于研究气吹式塑壳断路器开断电弧运动情况影响因素的实验模型。利用具有自聚焦透镜及图形组态功能的二维光纤快速测试系统测取了不同情况下开断10kA预期电流时的电弧电流、电弧电压、灭弧室气压波形，以及开断过程的电弧运动图景。对比研究了灭弧室上下方气体阻尼、栅片结构及产气材料等因素对气吹灭弧性能的影响情况。结果表明，尽可能封闭灭弧室下方出气口，采用短栅片结构和POM与尼龙产气材料均有利于电弧进入灭弧室。     

低压电器中气动斥力的实验研究

气动斥力对于低压电器中动触头斥开后的运动状态起着重要作用,影响其性能。该文针对一个双断点模型,通过测量电弧电流、电压和作用在动导电杆上的力,应用三维有限元方法分析回路中的电动斥力,实验研究了3～6kA预期短路电流有效值,2～6mm触头开距情况下气动斥力的特性,以及产气材料和出气口大小对于气动斥力的影响。结果表明:单位电弧功率产生的气动斥力FB/ui是燃弧时间的减函数,与触头的间距关系较小,而且短路电流峰值在4kA以上时特性较为接近,加入产气材料或增大出气口均会增大气动斥力的数值。     

考虑器壁侵蚀影响的低压断路器电弧运动特性仿真及实验

以磁流体动力学(MHD)为基础建立了考虑器壁侵蚀影响的低压断路器中的电弧的数学模型.在传统的质量、动量和能量守恒方程的基础上增加了器壁材料的浓度方程,考虑了器壁材料的烧蚀对气体的热动力学特性和传输系数的影响,并且采用"视角因数法"计算到达器壁的辐射能量.利用基于有限容积法的商业软件对上述模型进行求解,得出灭弧室内温度场、浓度场、气流场的分布情况以及电压随时间的变化过程.仿真结果表明,由于灭弧室内"漩涡"的存在使得电弧后方的聚合物蒸气浓度大于电弧前方的聚合物蒸气浓度;由于产气材料的影响,电弧的最大电压增加了19.2%;产气材料对电弧运动有加速作用,由于产气材料的影响,电弧的平均运动速度增加了20.1%.实验结果验证了仿真模型的合理性.     

低压断路器电弧仿真试验和研究

介绍了二维电弧磁流体动力学模型的建立方法,分析了产气材料、金属蒸汽、灭弧室结构等不同因素对电弧特性的影响。仿真试验结果验证了仿真方法和模型的正确性,为低压电器灭弧室的优化设计提供了理论基础。     

高压自能式SF6断路器电弧能量作用过程仿真

建立了高压自能式SR6断路器电弧的磁流体动力学(MHD)数学模型。此模型创新地考虑了传导散热对喷口材料烧蚀。进而对电弧及气流场产生影响，即同时计入了电弧能量以辐射和传导方式烧蚀喷口材料，并考虑了喷口材料烧蚀所产生的蒸气带来的影响。通过对比考虑传导散热与不考虑传导散热两种情况下的开断过程中气流场的分布及变化，深入研究了灭弧室内电弧能量的传递方式。根据文中的计算条件和结果，得出考虑传导散热时，电弧最高温度为不考虑传导散热时的90％。最后，从电弧能量利用角度出发，就灭弧室结构参数对开断性能的影响进行了研究。     

真空电弧截流现象的理论研究

对小电流冷阴极真空电弧的单个阴极斑点建立了以能量平衡、离子守衡为基础的数学模型,将真空电弧的电流ｉ、阴极压降ｖｃ 这些宏观参数与阴极斑点的半径ｒ、温度ｔ 及电子电流占总电流的比例ｓ,这些微观参数联系起来,并对铜和银分别研究了电弧电流对阴极斑点状态的影响,而且比较了铜和银在相同条件下阴极斑点的所有可能状态。发现对同种阴极材料电弧电流越大则阴极斑点可能的存在状态越多,在标度相同的ｒ－ ｔ 平面上存在的点越多,点堆积成的图形面积也越大。在相同的电弧电流下的不同触头材料,截流水平越低阴极斑点可能存在的状态越多,因此提出了用相同标度下ｒｔ 平面上的阴极斑点可能的存在状态面积作为衡量真空电弧相对稳定性的标准。这为比较不同触头材料截流水平相对大小提供了简便方法,有利于对低截流值触头材料的研究。     

低压断路器研发新技术综述

介绍了当前国内外低压断路器研发新技术,包括电弧行为的光学测试、电弧与器壁产气材料的相互作用、更高电压下弧后击穿、磁脱扣器反力弹簧参数设计、选择性保护小型断路器分断过程仿真等。为产品的优化设计和性能提升提供参考。     

分断电弧研究综述

本文总结了十多年来关于在低压直流阻性线路中,电接点分断电弧的研究成果,叙述分断电弧的形成及持续过程,着重论述了电弧的电压特征和时间特征,对电弧中各相电弧进行了详细探讨,并且分析了接点的动作参数和环境条件对分断电弧的影响,最后研究了电弧与接点烧烛之间的关系。由此,对分断电弧的物理现象作了解释。     

故障电弧特性及在线故障定位中的应用

应用实验方法及电弧动态方程研究故障电弧特性,得到了电弧电压零区的一些特征,据此提出了一种输电线路故障定位方法,它仅需要线路单端的测量数据,并可排除故障电阻及电弧等效电抗、线路参数不对称、发展性故障等的影响。仿真计算表明该法是可行的。     

低压断路器的器壁侵蚀与自动气吹灭弧新技术

进入新世纪，一种称为气吹灭弧的新分断技术应用于低压断路器。这种灭弧系统每一极有一由产气材料制作的单元灭弧室使断路器分断性能大为提高，它是依靠灭弧小室器壁产气而形成的气流来熄灭电弧的。介绍了这种新型灭弧系统的原理和近期研究成果。     

低压灭弧系统中产气材料的作用及其选择

结合高校和国际上有关研究工作,阐述了新一代低压断路器灭弧系统广泛引入产气材料,以提高其分断性能的方法,特别是用于新能源的690 V电器产品。介绍了产气材料对提高低压断路器开断性能的作用,并以此为基础,提出了产气材料的选择方法。     

Characteristics and classification of high-current fault arcs on distribution systems

When a fault occurs on transmission or distribution systems due to lightning or overvoltage, often an arc discharge occurs at the fault point. The arc discharge, which is caused by a fault current, has a high current, high temperature, strong light emission, etc., thus it sometimes causes heavy damages to electric power equipment. The arc discharge is influenced by the conditions around the arcs, i.e., gas, insulation materials, gap length, weather, etc. Also, the arc voltage along the arc column indicates the characteristics of the arc. If the voltage waveforms of the arcs caused by the fault on transmission or distribution systems are classified, it is possible to find the location and the equipment where the fault occurred. In this paper, the arc voltage data in 6-kV class XLPE cables and 6-kV class overhead lines are analyzed and an artificial neural network method is applied to classify the arc voltage waveforms. The results obtained from the six artificial neural networks developed show that the artificial neural network method is effective for classification of arc voltage waveforms if adequate input parameters are selected.     

真空电弧电压与电弧形态关系的实验研究

在可拆卸式真空灭弧室中对平板式电极进行了试验,通过高速电荷耦合器件(CCD)摄像机拍摄的电弧形态照片及示波器记录的电弧电压波形,研究了真空电弧的电弧电压与电弧形态的关系。作为对比,也对杯状纵磁触头进行了一些试验。     

电气参数和机械参数对继电器直流电弧的影响

电气参数和机械参数是影响小型继电器直流电弧开断性能的主要因素。在实验中改变电源电压、负载条件、继电器分闸弹簧数量以及触头对数,测量继电器开断过程中直流电弧的电压电流波形,总结电弧燃弧时间和能量的规律。研究表明:电源电压升高极大地提高了电弧燃弧时间和能量;电源电压一定时,电弧的燃弧时间和能量随电流的上升而增长;电压等级较低时,继电器分断初速度对燃弧时间和电弧能量的影响不大,电压等级较高时,速度对燃弧时间和电弧能量影响较显著;双组触点分断负荷相对于单组触点的情形大大减少了电弧的燃弧时间和电弧能量,有利于减轻电弧对触头侵蚀。     

Characteristics of the Arc Voltage of a High‐Current Air Arc in a Sealed Chamber

The effect of the arc voltage on various factors of design and control was investigated for high currents in order to develop design guidelines for circuit breakers. In this study, the dependence on such factors, namely, the current, arc length, electrode surface area, and internal pressure of the arc voltage, was evaluated quantitatively. As a result of the evaluations, it was estimated that the arc voltage near the electrode surface rises linearly with the arc current and the power ?0.8 of the surface area, and that the voltage in the arc column rises as the 0.3 power of the pressure increase. We confirmed the validity of the estimated voltage characteristics by comparison with the generated voltage in an actual arc‐extinction chamber. The characteristics of the estimated voltage can provide effective guidelines for the design of arc extinguishing chambers. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 186(1): 34–42, 2014; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22487     

新型灭弧系统对背后击穿现象的抑制作用

传统观点认为低压限流断路器的开断电弧进入灭弧室后,电弧就熄灭。近年来通过现代测试设备发现了开断电弧在灭弧室内外的多次转移,即背后击穿现象,降低了开断性能。本文介绍了一种应用于限流断路器的新型混合式灭弧系统,进一步对影响开断性能的不同材料、不同窄缝宽度进行试验。实验证明,新型的灭弧系统不仅有效地抑制了背后击穿现象的发生,而且进入灭弧室的电弧始终具有平稳的较高电弧电压,有效地提高了限流断路器的开断性能     

限流式断路器的优化设计

本文对一种工作于交流２４０Ｖ电路中的微型限流式断路器进行了优化设计。应用光纤成为研究短路电流达６ｋＡ时弧根的运动情况，使用计算机软件来处理光纤阵列的图像以便确认灭弧室中弧根的准确位置，由弧根位置一研究电弧朱运动性，最后研究了多种动触头材料及引弧角材料对弧根运动的影响。