磁吹直流空气断路器弧根跃迁及对开断特性的影响研究

直流空气断路器的弧根跃迁与其开断特性有着密切的关系。该文搭建实验平台,采用高速摄像机拍摄电弧演变过程,得到清晰的弧根跃迁图像,观测弧根跃迁过程中的“双弧根”现象。基于磁流体动力学理论,建立二维磁吹直流空气电弧模型。模型中赋入鞘层条件,通过耦合外电路模块模拟实验工况,对开断过程中电弧温度场、气流场及弧根跃迁现象进行分析。在此基础上,完成磁场、烧蚀金属蒸气浓度变化对弧根跃迁及开断特性影响的仿真研究。结果表明:磁场强弱会改变弧柱高温区的运动轨迹,影响前后侧的气流场分布,改变局部区域电导率,产生弧根的停滞与跃迁现象,显著影响断路器的开断性能。外施50m T磁场会发生弧根跃迁现象,弧根跃迁可以减少烧蚀,加速开断,其本质成因是通过“双弧根”完成的。“双弧根”现象是由于引弧板表面电导率增大,在其表面形成新的导电斑点形成的。烧蚀产生的金属蒸气不总是阻碍熄弧,当灭弧室中铜蒸气浓度达到50%~60%时,出现弧根跃迁,减少燃弧时间,有利于开断。

环保气体绝缘环网柜的燃弧与开断特性研究

文章主要对环保气体绝缘环网柜的燃弧与开断特性进行了研究,并对研究结果进行了分析。

双断口真空断路器开断特性的试验与仿真研究

为分析双断口真空断路器的开断特性,建立了双断口真空断路器的合成开断试验平台和基于一种改进真空电弧模型的电磁暂态仿真平台。对开断电流、电弧电压、燃弧时间和瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)分配比例等参数进行了试验测量,通过仿真诊断等离子体参数,对试验结果进行了机理分析。结果表明:过长的燃弧时间会导致过大的燃弧能量和转移电荷,可能使电弧发生集聚;高压断口的延迟分闸会造成弧后残余等离子体特性的差异,从而加剧双断口真空断路器TRV分配的不均匀性;这2种情况均不利于开断。此外,双断口真空断路器均压电容的取值除了考虑TRV均匀分布外,还应兼顾弧后阴极表面电场分布的一致性,过大的均压电容反而不利于开断。因此,燃弧时间及其同步控制和合理均压电容值的选取是双断口真空断路器成功开断的关键。

低压塑壳断路器三相短路开断特性的仿真分析

应用虚拟样机技术,建立了低压塑壳断路器MCCB操作机构运动特性的仿真模型,并用实验验证了模型的正确性。采用三维有限元分析计算出电动斥力与电流和触头开距之间的定量关系,然后通过对ADAMS的二次开发,耦合电路、电磁场和机械运动方程,考虑电动斥力的作用,分析了预期短路电流、机构开始动作时间以及气动斥力对于MCCB三相短路开断过程的影响。结果表明,提出的方法对于MCCB的分析、设计及优化是有效的。

混合型直流熔断器用灭弧熔断器单元低过载电流开断特性优化设计研究

灭弧熔断器单元是混合型直流熔断器的重要组成部分,其承担着为高速开断器提供介质恢复时间及直流灭弧开断功能,由于直流灭弧熔断器开断低过载电流能力较弱,易出现过热、喷弧等故障导致开断失败。该文针对这一问题,结合仿真与试验分析直流灭弧熔断器低过载电流开断困难机理,并在此基础上提出设置熔体薄弱狭颈的解决方案,改进设计了额定2000V/1600A混合型直流熔断器用灭弧熔断器单元,进行故障电流开断试验,试品成功开断了2k A低过载电流及7k A短路电流,验证了改进方案的正确性,相关结论可应用于混合型直流熔断器灭弧熔断器单元的设计,能有效提升混合型直流熔断器的保护能力。

直流空气电弧作用下触头熔蚀过程及其对开断特性影响

高温电弧作用下触头熔蚀现象直接影响触头电气寿命和开断性能。为了探究电弧对触头的熔蚀作用及其对开断特性的影响,基于磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)理论,考虑触头与电弧间的能量传递及触头材料的相变作用,建立了空气电弧与触头熔蚀耦合模型,设置稳态电弧燃烧时间模拟触头熔蚀程度,仿真分析了开断过程中空间气流场、电场、电弧温度与触头表面温度变化情况,并根据流注击穿判据计算了燃弧时间。仿真结果表明:在弧根的高温作用下,触头表面发生形变,电弧温度逐渐下降,熔池内部呈“双涡旋”流动。触头发生熔蚀后,电弧功率上升,弧压上升速率减慢,燃弧时间增长,开断难度增加。为了验证仿真模型准确性,搭建试验平台,在相同的开断条件下,测得电弧形态、电弧电压及燃弧时间,试验与仿真结果较为一致。

特高压电容器组专用断路器开断特性及试验研究

特高压电容器组专用断路器不但要满足短路大电流的开断要求,而且要保证额定小电流开断后不发生重击穿。文中比较分析不同灭弧室结构的绝缘性能和冷态介质恢复特性,确定最佳的灭弧室结构。计算额定1.6 k A小电流短燃弧和短路40 k A大电流开断特性,搭建试验回路,测量不同开距下的击穿电压值。结果表明:灭弧室内引弧环结构增大弧触头间的电场值,降低冷态开断介质恢复速度和击穿裕度;屏蔽罩结构对大喷口打开后的弧触头间电场分布具有屏蔽作用;小电流电弧燃弧时间越短,击穿裕度值越小,尽量避免燃弧时间小于0.5 ms,保证弧后具有较大的击穿裕度。预测开断短路电流的最短燃弧时间为15 ms,断路器对开断短路长燃弧的稳定性较高,介质恢复速度较快。文中计算结果与试验结果基本吻合,由于试验击穿点存在分散性,在刚分时刻后0.5 ms内存在重击穿的可能,分闸过程应避免在此时间范围内熄弧,保证燃弧时间大于0.5 ms。

低压断路器开断特性的仿真研究

低压断路器广泛应用于工业与民用。现代化的电器研究需要利用计算机求解获得以前依靠实验才能获得的开断波形及性能参数 ,以用于新产品开发、优化设计及模拟实验。建立了基于磁流体动力学的低压断路器开断电弧模型 ,结合对电磁机构动特性的有限元分析 ,计算仿真了低压断路器的开断。结合可视化技术 ,研究了低压断路器开断的可视化仿真。

空气直流断路器开断特性试验研究

针对空气直流断路器,利用2 kV/30 kA直流断流冲击试验电路,以及高速摄影仪等,对空气直流断路器的分断过程进行了研究,获得了大量的试验数据。基于相关研究工作,研制了1 800 V轨道交通用大容量空气直流断路器。

空气直流断路器开断特性的分析验证

针对直流断路器在开断过程中电弧熄灭比较困难的问题,对空气直流断路器的开断特性进行了分析研究。分析了如何有效的缩短电弧的燃烧时间,研究了时间常数对断路器开断能力、电弧电流上升率的影响及断路器开断电流的大小与燃弧时间的关系。基于上述研究分析,制造出了样机,并利用高压直流试验台模拟不同的短路故障电流对直流断路器进行了多次开断试验测试,获得了很多试验数据,研究结果表明:断路器在额定电压为DC1800 V,能够可靠切除短路故障电流达到80 k A,断路器开断电流随着时间常数的增大而减小,燃弧时间随着开断电流的增大而减小。

SF_6热膨胀断路器开断特性分析与计算

利用数值计算方法和程序，从分析燃弧气流的角度出发，对两腔内的气体状态参数，即对110kVSF6热膨胀断路器灭弧室在开断过程中两腔的压力、温度和喷口气流量等进行了计算．为生产此新型断路器提供了有价值的设计依据．

SF_6高压断路器开断特性计算机辅助分析

本文着重介绍用于计算分析灭弧室内电场分布、喷口内气流特性、压气缸内气压特性及分闸速度特性,以及电流过零后弧隙介质恢复特性等目前高压S(F_6)断路器新技术开发基础的三套计算机软件的理论基础。在本文的实际应用中,利用这三套计算机分析软件成功地完成了220kV瓷柱式S(F_6)断路器引进技术采用国产电容器时绝缘耐压不够的问题,以及OFPI 220kV瓷柱式S(F_6)断路器引进技术的改进,实现了取消并联电容后50kA短路电流开断条件下的成功开断。

低压断路器开断特性可视化分析系统的实现

低压断路器是低压配电电路的主开关，其开断特性的数学分析一直是难点。以磁流体动力学ＭＨＤ为基础的仿真算法和三维可视化技术结合起来，研制了低压断路器开断特性可视化分析系统。

特高压混合无功补偿对单相接地故障开断特性的影响研究

针对配备有混合无功补偿的特高压输电线路发生单相接地故障情况,分析了特高压混合无功补偿对单相接地故障开断特性的影响。参考晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程的参数,简化了特高压输电线路单相接地故障的等效模型。采用等值集中参数电路的方法,推导出影响单相接地故障开断特性的计算公式,从而给出描述开断特性相关参数与混合无功补偿之间严格的数学表达式。基于这些理论公式,并与有关的仿真结果进行比较,得到混合无功补偿对发生单相接地故障线路的开断特性的影响,验证了分析方法的有效性。研究结果可为混合无功补偿在特高压输电工程中的应用提供分析和理论依据。

真空断路器高频电流开断特性的影响因素和研究方法

对影响真空断路器高频电流开断特性的一些因素做了介绍。认为这些因素的综合效应决定了真空断路器的高频电流开断特性;电流在零值附近的变化率和触头间隙在电流开断后的介质恢复速率是影响真空断路器高频电流开断性能的决定性参数。并指出了利用计算机模拟的方法研究真空断路器高频电流开断特性的必要性。

高压SF_6断路器配弹簧操动机构的开断特性研究

分析高压断路器开断特性,对提高断路器的性能具有重要的意义。文中以配弹簧操动机构的高压SF6断路器为研究对象,在分析灭弧室具体结构的基础上,建立压气室压力特性数学模型与电弧效应的热力学模型,利用Adams与MATLAB软件建立弹簧操动机构与灭弧室的联合仿真模型,对断路器配弹簧操动机构的开断特性进行计算分析。计算获得的动触头行程曲线与试验测试结果吻合,证明了仿真模型的准确性,并在此基础上分析了动触头行程、压气室气体压力、缓冲器缓冲阻力随时间的变化特性。该建模与仿真方法,不仅能够快速计算与评估SF6断路器配弹簧操动机构的开断特性,还能够方便给出各部件的受力情况,为进一步确定灭弧室与弹簧操动机构的结构参数提供帮助,也为SF6断路器从经验设计方法向仿真设计方法转变提供很好的基础。

考虑电动斥力的直流牵引供电系统开断特性

空气直流断路器在城市轨道交通直流牵引供电系统中起着分断电路的作用。随着断路器的开断容量的提高,电动斥力对供电系统开断性能的影响越发明显。基于麦克斯韦电磁学理论,分析了电动斥力的产生原理,计算了分断电流过程触头间的电动斥力。通过建立动力学仿真模型,分析了断路器空载和短路开断时的分闸特性,并进行了断路器开断特性的试验研究。

基于多能转换的多端直流开断系统开断特性试验研究

基于多能转换的多端直流开断技术应用于城市轨道交通直流供电系统中,起着分断电路、保护系统的作用。介绍了多端直流开断系统的工作原理,阐述了开断特性试验原理,基于试验研究从能量转化等方面分析了多端直流开断特性参数和触头弹跳过程。

550kV单断口SF_6断路器灭弧室开断特性的研究

为了满足城市对电力发展的需求,应兴建向城市传输电力的380～500kV输电线路。鉴于建造变电站征地困难,建设380～500kV地下变电站是可行的方案。为达此目标,应减小380～500kV线路中GIS的安装面积、体积和重量,可将SF_6断路器的双断口改变为单断口来实现。另一方面,1000kV级超高压输电线路已发展到一定程度,使GIS紧凑化也变得越来越重要。据此要求,研制出了550kV、63kA单断口SF_6断路器用的灭弧室。

真空断路器的高频电流开断特性

本文结合真空断路器开断工频电流后所产生的高频重燃现象，对影响真空断路器高频电流开断特性的一些因素进行了分析和探讨．