SF_6断路器动态电阻测量、分析与诊断系统

针对动态电阻法可在不拆解SF_6断路器灭弧室前提下获得其触头状态的特点,文中在现有动态电阻测试方法、数据处理方法和电寿命诊断模型基础上,提出一套完整的SF_6断路器动态电阻测量、分析与诊断系统,为现场检修人员使用动态电阻法进行断路器状态检修提供了参考流程与依据。系统包括动态电阻测试硬件、SF_6断路器动态电阻分析系统、SF_6断路器电寿命诊断系统,规定由动态电阻分析系统配合测试仪联机操作试验,简化并标准化动态电阻测试过程,实时获得动态电阻曲线进行查看与分析,优化电寿命诊断系统进一步计算触头状态诊断参数(电阻—行程积分与相关系数)进行触头状态评价。结果证明:该系统操作性好,整体流程耗时短,测试过程可控并实时提供动态电阻曲线,使用电阻—行程积分与相关系数可得到准确电寿命诊断结果与检修建议,适用于现场为断路器状态检修提供准确状态信息,避免不必要拆解与浪费。     

SF_6断路器弧触头电烧蚀试验及状态诊断

为弥补传统型式试验项目对断路器弧触头状态检测的缺失,文中提出了一种利用动静触头之间动态电阻曲线诊断弧触头状态的方法。试验通过断路器合成试验回路电流源部分对某试品断路器进行了从开断额定短路电流(有效值40 k A)零次到额定次数(22次)的烧蚀老化试验,每次烧蚀后测量其弧触头动态电阻曲线,并将与零烧损状态的曲线之间的相关系数作为弧触头烧损状态诊断的特征参数,从测试结果中发现在断路器第15次开断之后相关系数开始出现明显的变化,该现象表明弧触头寿命已经接近工作极限。试验结果证明,动态电阻曲线能够很好地反映出弧触头的烧损情况,是一种有效的SF6断路器弧触头状态诊断方法。     

基于思维进化和L-M法优化BP神经网络的SF6断路器触头电寿命评估

文中分析35 kV SF₆断路器一相触头的动态电阻曲线的特点，提取出主触头接触行程、主触头电阻平均值、弧触头接触行程、弧触头电阻平均值和主触头分离时刻动态电阻极大值5个特征参数，分析得到随着烧蚀程度加深，主触头接触行程和弧触头接触行程减小，主触头电阻平均值、弧触头电阻平均值和主触头分离时刻动态电阻极大值增大。提出电寿命指示参数描述触头状态，采用数值表示法，1表示电寿命完好，0表示电寿命完结。以5个特征参数为输入，电寿命指示参数为输出，基于BP神经网络建立电寿命评估模型。使用思维进化算法优化BP神经网络的初始权值和阈值，使用L-M算法优化BP网络学习过程中的权值调整量，优化后测试集电寿命指示参数的预测误差为0.018 3，相比原始BP网络下降61.31%。最后基于电寿命指示参数提出了触头电寿命的评估分级方法，并给出了对应的检修策略。     

高压断路器弧触头动态接触电阻研究

SF_6高压断路器触头间的动态接触电阻是反映SF6高压断路器弧触头烧蚀程度的一个重要参数。研究弧触头动态接触电阻与弧触头的烧蚀程度之间的关系具有重要意义。基于电接触理论,建立了一个弧触头动态接触电阻仿真的理论模型。通过开断过程中的弧触头受力情况分析,得出在八触指自力型弧触头模型中,电流小于2 k A时,可忽略各种电动力的影响,只考虑触指接触压力的影响。在这个假设下,文中首次建立了简化的弧触头动态接触电阻的仿真模型。与大量弧触头模拟烧蚀试验结果对比,文中所提出的弧触头动态接触电阻仿真模型,在弧触头接触行程为15 mm以后,仿真结果与试验结果吻合度较高。     

基于LSTM-MIV神经网络的SF6断路器触头电寿命预测

文中基于LW30-40.5型SF₆断路器全寿命烧蚀试验数据,采用归一化异常指数F反映断路器触头剩余电寿命,0表示电寿命完备,1表示电寿命耗尽。根据断路器分闸动态电阻—行程曲线,提出了将动态电阻—行程曲线上行程大于8 mm且电阻值大于500μΩ的第一个峰值点作为断路器主触头接触阶段与弧触头接触阶段分界点。据此得到反映断路器触头异常指数F的5个特征参数,采用皮尔逊相关系数法对特征参数进行独立性分析。通过LSTM神经网络建立了基于特征参数与异常指数F之间的回归预测模型,F回归预测均方差和绝对平均误差分别为0.014 921和0.013 053,采用MIV方法确定了各特征参数对异常指数F影响权重。     

断路器开断短路电流累积烧蚀效应研究

断路器在多次开断短路电流后,准确评估电流能量对灭弧室弧触头的烧蚀程度是一个困扰运维人员的技术难题,特别是在不解体断路器灭弧室的条件下,采用电气试验手段以何种特征参量准确反映弧触头的寿命状态是该难题的关键。文中重点研究断路器开断短路电流后触头的累积烧蚀效应,采用4台真型500 kV柱式断路器作为研究对象,结合动态电阻测试手段,在短路开断合成回路中跟踪检测断路器电寿命试验过程中弧触头状态的演化趋势,研究得到了电寿命试验前后弧触头烧蚀特性,以及表征弧触头状态的特征参量(有效接触位移、接触电阻和累积电流开断能量)的关联性,揭示了短路电流累积开断效应对断路器寿命状态的影响规律,可为运维人员评估断路器灭弧室状态以及制定后续检修策略提供依据。     

高压SF_6断路器动态回路电阻测量中的扰动现象

动态回路电阻测量是一种高压SF6断路器触头诊断技术。由于动态回路电阻测量过程中存在较严重的扰动现象,导致其特征量计算困难,并且严重影响触头烧蚀状态的评估。通过研究不同烧蚀程度下的高压SF6断路器的动态回路电阻曲线,发现动态回路电阻测量曲线上的扰动现象主要包括3种:波动、窄脉冲(几μs)和宽脉冲(几十到几百μs)。试验电路仿真分析结果表明:在动态回路电阻测量中,动静触头的相对运动造成动态回路电阻波动,波动可以反映触头的表面形态;主触头和弧触头之间的电流转移导致动态回路电阻波形上出现窄脉冲,因此窄脉冲是主触头分离的标志;触头弹跳和弧触头之间的燃弧导致动态回路电阻波形上出现宽脉冲,因此宽脉冲可作为弧触头分离的标志。窄脉冲和宽脉冲可作为关键特征量,用于更加准确地计算触头分离时刻和评估触头烧蚀状态。     

弧触头烧蚀程度对灭弧室内短路开断过程多物理场的影响

为研究SF6断路器开断过程中弧触头烧蚀程度对灭弧室内多物理场变化的影响,建立了弧触头接触行程分别减小0、5、10和15Smm下灭弧室内开断过程的多物理场耦合仿真模型,获得了短路电流开断过程中灭弧室内温度、气流和电场分布特性。计算结果表明：开断过程中,弧道最高温度出现在弧根处,其值随弧触头烧蚀程度变化不大;随着弧触头烧蚀程度的加剧,SF6气体最高速度不断减小,吹弧效果减弱;最大场强集中在静弧触头端部或动弧触头弧角处,且随弧触头烧蚀程度加剧而畸变更严重。基于此,根据流注理论的气体击穿判据计算了不同弧触头烧蚀程度下SF6介质恢复特性,发现当弧触头接触行程减小15 mm时,临界击穿电压低于瞬态恢复电压,触头间隙可能再次击穿造成电弧重燃。研究结果可为SF6断路器电寿命退化机理提供理论支撑。     

微型断路器电寿命评估

由电弧烧蚀触头材料而引起触头失效是导致微型断路器电寿命劣化的主要原因,研究微型断路器电寿命评估方法对提高用电网络安全性和可靠性具有重要意义.该文以额定电流16A的微型断路器作为电寿命试验对象,利用高速摄像机观察触头间电弧的运动过程,从电弧电压中提取反映断路器电寿命退化过程的特征量,研究累积燃弧能量、跌落时间与触头烧蚀量...     

测试电流对SF_6断路器动态电阻测量的影响研究

动态电阻测试可在不拆解SF6断路器灭弧室情况下获得其触头状态。为研究不同烧蚀程度SF6断路器动态电阻测试受测试电流的影响,文中对126 kV SF6断路器进行模拟烧蚀试验,在13种不同烧蚀程度下选用3种试验电流进行动态电阻测试。试验结果表明,任何烧蚀程度下,测试电流越大则弧触头测量电阻越小,弧触头行程与测试电流无明显联系,测试结果分散性随测试电流增大而减小,在触头烧蚀非常严重时,无论测试电流大小如何,测试结果分散性均很大。综合考虑测试电流对接触电阻的影响,为获得更真实的弧触头电阻并减小测试结果分散性,应尽量选择较大的动态电阻测试电流,在触头烧蚀十分严重时,必须进行大量测试,根据测试结果分布情况判断弧触头状态。     

高压六氟化硫断路器触头间动态击穿特性试验研究

针对六氟化硫(SF_6)气体在高压电器设备实际形状电极间的击穿特性,搭建126 kV SF_6断路器触头间动态击穿特性试验回路,分别测量断路器在不同电压极性和灭弧室充气压强下分、合闸过程中触头间击穿电压,统计试验击穿点电压值和对应的开距,分别采用幂函数、四次多项式对分、合闸过程触头间击穿点电压值进行拟合,得到不同开距下击穿电压拟合曲线,并给出触头间击穿电压与开距之间的数学表达式。试验结果表明:SF_6断路器分、合闸过程中,当触头间开距达到一定值后,SF-_6气体表现出"反极性"效应;同一开距下,分闸过程(平均速度9.6 m/s)击穿电压小于合闸过程(平均速度4.7 m/s)。     

SF_6断路器动态接触电阻测量方法及影响因素

动态接触电阻测量是反映SF_6断路器弧触头侵蚀状态的有效方法,但测量时影响因素较多,因而研究这些影响因素对准确分析弧触头侵蚀状态非常重要。通过建立动态接触电阻测量回路与SF_6断路器试验模型,研究了测量电流、电源型式、电弧烧蚀及断路器分闸速度对动态接触电阻的影响。研究结果表明:为获得稳定而准确的动态接触电阻,测量电流应大于1 000 A;超级电容器与蓄电池均可作为测量的电源,蓄电池输出电流更稳定;30 kA比10 kA试验电流下电弧烧蚀更严重,100次试验后动态接触电阻分别增大169.9μ?与11.9μ?;当测量电流较大时,断路器分闸速度在4.4~8.43 m/s之间变化对动态接触电阻影响较小,最大相差15.6μ?。     

高压断路器触头冲击动力学仿真研究

高压断路器合闸过程中,动静触头接触瞬间发生碰撞,静力学模拟方法不再适用,需采用冲击动力学的分析方法进行仿真。在考虑触头塑性和摩擦的情况下,对触头施加实测运动速度,模拟了合闸过程中动静触头的力学响应。结果表明,在碰撞力的作用下,动触头动态张开闭合,导致行程曲线出现断点,与试验现象吻合。此外,塑性变形的出现使动触头径向尺寸增大,导致断路器刚合点不断变化,进而使行程曲线发生改变,影响断路器的开断。     

SF_6断路器喷口烧蚀规律及其应用的研究

本文在SF_6断路器喷口烧蚀和热堵塞试验研究基础上,着重分析了喷口烧蚀规律和形成机理,并提出断路器电寿命以喷口烧蚀量允许累计极限值为判据的新的标示方法。     

500kV断路器灭弧室电寿命评估技术研究

如果断路器开展投切操作的过程,出现电弧烧蚀的情况,由于电弧的影响,使得断路器的触头表面出现一定程度的损坏,造成变形、毛刺以及材料蒸发的现象.如果产生的电弧温度持续提高,那么对断路器的触头表面材料影响将加剧.为了有效降低电弧烧蚀的影响,断路器实际运行过程中,增加了灭弧室的功能,然而影响断路器灭弧室的电寿命主要有两个方面:弧触头和喷口.根据这两个方面的工作状态,提出了相应的试验检测技术和评估方法.通过大量的实验发现,当断路器开断电流不断累积的情况下,断路器的弧触头之间有效接触位移不断降低,形成的平均接触电阻逐渐提高,并且,断路器的有效接触位移随着累积开断能量的升高而呈指数降低的现象.     

高压SF_6/N_2混合气体断路器冷态介质恢复特性计算分析

基于N-S方程与拉氏方程对空载SF_6/N_2混合气体断路器灭弧室内的气流场和电场建立数学模型,计算断路器开断过程的气流特性和电场分布,分析混合比对触头间介质强度薄弱区域的气流特性影响。提出SF_6/N_2混合气体的击穿判据,计算不同SF_6/N_2混合比、开断速度及充气压力的介质恢复强度,研究断路器重击穿现象,结合SF_6/N_2混合气体液化温度、全球变暖潜能值,提出适用于断路器空载操作要求的SF_6/N_2配比方案。计算结果表明:在开断过程气流特性的作用下,介质恢复强度曲线呈现随开距增加先上升后下降,再继续升高的趋势。当灭弧室内触头间开距为14mm时,20%SF_6/80%N_2和80%SF_6/20%N_2的介质恢复强度分别是纯SF_6的54.5%和91.5%;对于不同比例的SF_6/N_2混合气体,相同时间内开断速度9.6m/s与4.8m/s相比,介质恢复强度的增长速率明显加快;开距14mm时,60%SF_6/40%N_2在充气压力0.7MPa下的介质恢复强度是0.9MPa下的77.8%。考虑液化和温室效应问题,当灭弧室压力0.7MPa、开断速度9.6m/s时,SF_6/N_2的最佳混合比为60%:40%。     

SF_6断路器电耐受能力的研究

本文利用模型断路器对SF_6断路器的电耐受能力进行研究,得到了触头和喷口的磨损与开断电流的关系,并对电耐受能力的指标标示提出新的方法。     

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《高压断路器技术发展动态》文集通过对SF6断路器开断能力、热气流的模拟、触头材料烧蚀状况、电弧能量、模型等的分析研究，介绍了SF6断路器的最新发展动态；通过对真空灭弧室大电流开断的物理过程、纵向磁场作用下大电流真空电弧的磁场控制、绝缘恢复特性、触头材料以及真空断路器其它性能的基础研究，     

考虑电动斥力的真空断路器刚柔耦合系统机械特性研究

针对真空断路器分闸过程涉及到的灭弧室侧电磁力与操动机构侧机械运动的耦合计算问题，结合Mayr-Cassie混合式电弧模型、灭弧室电磁场模型以及操动机构刚柔耦合动力学模型提出一种断路器分断过程电-磁-机械动态特性耦合计算方法。基于真空断路器分断过程动态特性计算结果，通过显式动力学方法对分闸过程中触头弹簧系统的冲击碰撞现象进行模拟计算，并结合应变寿命理论及Miner累计损伤理论计算触头弹簧结构的工作寿命，在此基础上对触头弹簧结构进行优化改进工作。研究结果表明：在断路器分闸过程中电动力方向并不总是为触头斥开方向，在超程阶段结束之前动触头承受的电动力为斥开方向，在超程结束后动触头承受电动力为闭合方向；在承受分闸冲击时，优化前的触头弹簧结构应力危险范围在弹簧销与导向套的接触界面处，应力数值为273.28 MPa,其疲劳寿命为2 027次，优化后的触头弹簧结构疲劳寿命为12 030次，满足断路器产品额定机械寿命的要求。     

断路器电寿命的在线监测

触头的电寿命是断路器研究比较关心的一项内容,传统的断路器电寿命评估方法是统计开断电流的大小与次数,从而估算出电磨损。这种方法用在触头电寿命的在线监测却不够准确。以小波理论作为工具,提出了在线监测燃弧时间的方法,改进了触头电寿命评估的理论,并为断路器电寿命的在线监测提供了一条新思路。