基于弧触头接触振动特征分析的高压SF6断路器电寿命在线监测方法

高压SF6断路器电寿命评估对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。然而,现有的电寿命评估仍旧依赖累计开断电流法与动态回路电阻法,缺乏有效的在线监测手段。该文针对真实126 kV高压SF6断路器设备,研究了基于弧触头接触点分析的电寿命评估方法。结合变分模态分解(VMD)与短时傅里叶变换(STFT)分析,发现弧触头接触时产生了10 kHz以上的高频振动特征信号。通过调整机构拉杆的位置以改变弧触头刚合点,发现了高频振动特征频率出现时刻与弧触头刚合点之间的相关性,进而提出了一种基于弧触头接触振动特征分析的高压SF6断路器电寿命在线监测方法。现场瓷柱式断路器的实验结果表明,弧触头刚合点测量误差约为0.905 mm,因此该文提出的方法有望在高压SF6断路器电寿命在线监测领域实现推广应用。

SF_(6)断路器弧触头关合侵蚀特性研究

SF_(6)断路器关合电容器组过程中会产生高频高幅值的涌流,在预击穿电弧烧蚀和弧后机械磨损的双重作用下,SF_(6)断路器弧触头的关合侵蚀加剧而影响其使用寿命。为此,文中对SF_(6)断路器弧触头关合侵蚀特性进行了深入研究。基于等电荷量法对弧触头进行燃弧实验和关合涌流实验,获得了触头侵蚀形貌、预击穿燃弧时间、接触电阻和质量损失。根据弧触头运行条件建立仿真模型,分析了动、静弧触头的温度场变化及接触碰撞过程。结果表明,弧后机械磨损是弧触头关合侵蚀的重要组成部分,随着涌流峰值的增大,机械磨损所占比例增大,当涌流峰值为15 kA时,由机械磨损产生的质量损失占总质量损失的32.25%。在预击穿电弧的烧蚀下,触头材料性能发生变化,触头表面变得粗糙;弧触头接触后,由于材料物性参数的变化,导致触头的机械磨损加剧;断路器下一次关合时,由于之前的侵蚀作用,使触头间隙更容易击穿,烧蚀时间变长,进而使机械磨损变得更加严重。

大容量发电机保护断路器用弧触头系统动力学研究

大容量发电机保护断路器是大型发电机组重要的保护装置,其灭弧室内采用主、弧触头异速的运动装置,弧触头系统采用了新型的五连杆机构,文中分析了该运动装置的弧触头系统的受力特性。针对大容量发电机断路器用弧触头系统高速运动、大动力传动且通过分段连续轨道实现异速的特点,首先采用向量和矩阵相结合的解析法计入惯性力;然后研究各段曲线轨道对滚子作用力的共性关系,建立了计入惯性力的通用矩阵模型;最后采用数值分析的迭代法计入摩擦力,获得了异速弧触头系统的动力学特性。文中介绍的动力学研究模型及分析方法可为大容量发电机断路器系列产品用弧触头系统的受力分析提供理论依据,适用于大容量发电机断路器用弧触头系统的设计及优化。

关合速度对SF_(6)断路器弧触头侵蚀的影响

SF_(6)断路器关合操作时产生的关合涌流对弧触头会造成严重的侵蚀。为了研究弧触头在不同关合速度下的侵蚀情况,文中设计了模拟的SF_(6)断路器灭弧室,对CuW弧触头进行了不同关合速度下的关合侵蚀实验并对不同关合速度下的弧触头受力分析进行了仿真。研究发现每焦耳的质量侵蚀率并不是随着电弧能量单调增加的,4号触头的电弧能量最小,但是质量损失率却高达40 mg·kJ^(-1)。在相同电流下随着关合速度的增加,虽然燃弧时间和电弧能量会变小,但是弧触头的受力会随着关合速度的增加而增加,摩擦磨损侵蚀会变大,从而每千焦的质量损失率会增大。文中的研究结果对触头关合侵蚀电寿命的分析具有一定的指导意义。

SF_6断路器弧触头的关合侵蚀特性

SF6断路器关合操作时产生的关合涌流对弧触头会造成严重的侵蚀。为了研究弧触头在关合情况下的侵蚀特性,设计了模拟的SF6断路器灭弧室,对CuW80弧触头进行了关合侵蚀实验。实验记录了每次的燃弧时间和电流峰值,并计算了100次实验后的质量损失率。每20次关合实验后,拍摄触头表面照片,测量弧触头的接触电阻和工频耐压。最后分析了SF6断路器弧触头的关合侵蚀特性并探讨了侵蚀机理。认为在关合实验中弧触头的侵蚀来源有两个:一个是关合前预击穿电弧的烧蚀,一个是烧蚀后弧触头变软后的机械磨损,并且机械磨损的量占有相当的比例不可忽略。在电流峰值18 kA,燃弧时间<2 ms,机构速度7 m/s的情况下,机械磨损过程中的质量损失率大于1.0 mg/C,这也是关合情况下触头质量损失更大的主要原因。

大容量电容器组用断路器弧触头侵蚀状态的评价方法

大容量电容器组用断路器关合涌流大,其弧触头关合侵蚀严重,电寿命严重缩短,研究高寿命电容器组用断路器需要进行关合侵蚀试验并获得弧触头侵蚀状态,因此,研究弧触头侵蚀状态测量与评价的方法具有重要意义,同时该方法的研究对一般运行中断路器制定检修策略也具有重要作用。基于格林渥与威灵逊的面接触数学模型推导了弧触头间的接触电阻计算方法。将大容量电容器组SF6断路器弧触头侵蚀状态评价分成径向与轴向两个方向,提出了在径向上基于机械压力变化的动态接触电阻测量与评价方法,当断路器弧触头动态接触电阻测量平均值大于450??时,处于非正常状态;在轴向上采用侵蚀前后比对的方法获得弧触头接触行程变化,将两者结合作为大容量电容器组用断路器弧触头侵蚀状态评价方法,该方法也可用于常规运行断路器弧触头侵蚀状态的评价,指导制定断路器的检修策略。

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。

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。

电容器组用SF6断路器弧触头关合磨损特性

电容器组用SF6断路器存在关合涌流,其预击穿电弧烧蚀使动、静弧触头间机械磨损加剧,研究弧触头机械磨损,提出改善磨损措施,对提高断路器电寿命具有重要意义。通过弧触头碰撞接触应力与电弧烧蚀温度场仿真计算,分析高温下弧触头物性参数,结合试验后弧触头的检测分析揭示了弧触头在常温和高温情况下的磨损机理的类型,提出减少磨损措施的建议。常温下弧触头磨损符合磨粒磨损的特点,电弧烧蚀的高温下,烧蚀中心区域,以粘着磨损为主;距离电弧烧蚀中心较近处,CuW与CuW滑动接触区域同时具有磨粒磨损与粘着磨损的特点;距离电弧烧蚀中心较远处为磨粒磨损。提出的解决措施为弧触头间尽可能为面与面的平行接触,增大接触面积,适当提高断路器关合速度,以减轻弧触头磨损。

特高压系统用电容器组开关弧触头失效分析

为了提高特高压系统用电容器组开关弧触头的使用寿命,在拟工况环境下对其进行电寿命实验,发现Cu W/Cu Cr弧触头在近千次开合实验后失效。通过对失效前后弧触头的形貌、成分、组织及性能变化进行分析研究,寻找影响弧触头使用寿命的主要因素。结果表明:特高压系统用电容器组开关弧触头除电弧烧蚀引起弧触头失效外,机械磨损及挤压变形也是影响其使用寿命的关键因素。因此,协同提高耐电弧烧蚀、抗机械磨损及挤压变形的能力是制备高电气寿命触头材料的关键。

基于辐射电磁波信号的瓷柱式断路器弧触头状态评估

针对当前瓷柱式断路器弧触头状态评估方法的不足,提出了一种基于瓷柱式断路器带电分闸过程中辐射的电磁波信号来评估其弧触头状态的方法。介绍了方法的基本原理和检测装置,搭建了实验室模拟研究平台,研究了弧触头在不同烧蚀程度下断路器分闸过程中辐射电磁波信号的特征,并在现场对变电站35 kV瓷柱式断路器进行检测及解体对比。研究结果表明:烧蚀程度对分闸过程辐射电磁波信号有影响,烧蚀严重触头在分闸过程中辐射信号数量、峰值以及持续时间均大于轻微烧蚀触头辐射信号。利用断路器分闸过程中的辐射电磁波信号可以实现弧触头的带电评估,提前预判弧触头状态。

基于FLUENT的高压断路器弧触头喷溅侵蚀流动特性分析（英文）

高压断路器动作时,触头间会形成电弧,并伴随蒸发和喷溅现象,造成触头材料侵蚀和接触系统的失效。为研究高压断路器烧蚀故障的喷溅机理特征,建立了弧触头熔池的流动与传热模型,并运用FLUENT软件分析了触头在不同弧根下的熔池温度场、流场和压力分布。计算结果表明:在两种弧根条件下,均形成了半圆形的熔池,弧根较小的情形下不利于能量的散发和电弧的运动,导致流速较大,增大电极的侵蚀。熔池的流体流速随电流的增大而增大,且电流越大,弧根区内流体流速由最小值上升到最大值的速度越快,熔池深度方向的熔化速度也加快。

基于BP神经网络的弧触头烧蚀状态评估方法

高压SF_6断路器弧触头严重烧蚀,可能会造成开断短路电流失败事故。因此,及时检测出弧触头烧蚀情况并进行修复或更换,显得尤为重要。首先,通过弧触头大电流烧蚀实验,发现弧触头动态接触电阻的分布具有一定的随机性,分闸动态接触电阻更适合SF_6断路器弧触头烧蚀状态的评估。其次,基于BP神经网络,建立高压SF_6断路器弧触头烧蚀状态程度评估模型,用于高压SF6断路器弧触头烧蚀程度的评估和预测。最后,对样本数据进行评估,验证所提方法的有效性。

SF_6断路器爆炸事故分析和对接式灭弧触头的关系

通过一起SF6断路器的爆炸事故分析,以及在断路器特性参数上发现问题的研究,论述了SF6断路器灭弧触头结构形式的重要性。

气体绝缘全封闭组合电器用钨铜合金弧触头接合面连接工艺

对GIS(气体绝缘全封闭组合电器)用钨铜合金弧触头接合面连接工艺进行研究,提出了适用于灭弧室用弧触头的连接工艺。分析了钨铜合金弧触头在机械寿命试验过程中电子束焊位置失效的原因,并对弧触头结构提出优化设计方案,为今后GIS设备的弧触头结构优化设计提供了一定的技术基础。

高压断路器弧触头烧蚀试验及理论分析计算

弧触头状态是影响高压断路器电寿命的重要因素,断路器电寿命的减少意味着灭弧室开断能力与绝缘能力的降低,而目前尚无有效的方法能够对弧触头烧蚀状态进行检测。利用断路器合成试验回路产生短路电流,以模拟断路器触头在开断电弧过程中的烧蚀,并通过动态电阻测量得到了触头接触行程随触头烧蚀程度的变化关系。在保持开断电流值与燃弧时间不变的情况下,每次开断过程触头的烧蚀量基本一致,触头接触行程变化量基本不变。通过对弧触头烧蚀机理的理论分析,计算得到了每次烧蚀试验触头接触行程变化量为0.27 mm,计算结果与试验测量值0.32 mm基本一致。

高压断路器弧触头接触故障模拟及诊断技术研究

高压断路器弧触头接触故障主要包括:弧触头不对中和弧触头接触不良等现象。为了检验动态接触电阻测量对两种型式故障的识别效果,通过对GIS断路器的模拟试验,进行测试验证。在弧触头不对中模拟试验中,随着不对中情况越来越严重,断路器弧触头和主触头的超程差越来越小,超程差区域的动态接触电阻平均值越来越大;在弧触头接触不良模拟试验中,随着固定螺栓越来越松,断路器弧触头和主触头的超程差越来越小,超程差区域的动态接触电阻平均值越来越大。

基于断路器弧触头全寿命周期的动态电阻测量试验

高压SF6断路器触头状态是影响灭弧室电寿命最重要的因素。为研究动态电阻测量在SF6断路器电寿命诊断中的应用,对两台额定电压分别为40.5 kV与126 kV的试品SF6断路器进行了电烧蚀试验,并得到不同直流测试电流和触头烧蚀状态下的动态电阻曲线。试验结果表明:主触头电阻与弧触头电阻正常值范围分别为50~150μΩ与200~400μΩ,弧触头接触行程随烧蚀试验次数线性减小。基于以上结果,研究了直流测试电流对动态电阻的影响,表明1000 A及以上的测试电流可以得到较为精确的动态电阻曲线;分析弧触头接触行程对灭弧室性能的影响,提出弧触头接触行程是影响灭弧室电寿命最重要的因素,并基于触头接触电阻与接触行程参数得出断路器电寿命诊断方法。

一起连续落雷引起的220kV断路器弧触头故障分析

分析断路器故障,介绍设备故障检查、实验、处理情况,并对故障原因进行分析与总结。