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。

轨道交通用空气直流断路器关键部件仿真研究综述

介绍了轨道交通用空气直流断路器的基本结构和分类,阐述了断路器中关键部件的工作原理,分析了关键部件的仿真研究的方法,为断路器相关部件的设计和研究提供了参考和依据。

基于空气直流断路器的中低压直流开断性能的试验研究

介绍了中低压空气直流断路器分断系统的基本结构及工作原理,阐述了分闸特性实验的条件和流程并进行了相关试验,结合试验结果分析了断路器触头弹跳等分断过程的影响因素,为中低压直流分断性能的研究和设计,及系统安全性和稳定性的考核提供了参考和依据。

高海拔环境下大容量直流空气断路器灭弧性能研究

高原轨道交通和电工产业转型对起关键保护作用的大容量直流空气断路器(LC-DCCB)提出了更高要求,但现有产品在高海拔地区的开断仍存在一定问题。该文以轨道交通用LC-DCCB为研究对象,首先基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑湍流效应的影响,对其在高海拔环境下开断18 kA短路电流进行仿真;然后对电弧形态及灭弧室内温度场、电磁场、气流场进行分析,得出高海拔地区空气电弧开断困难的主要原因;最后根据仿真与理论分析,考虑采用合理数量和布局的间插式U型栅片改善电弧开断特性。结果表明:随着海拔的升高,电弧前期运动速度加快,但断路器的灭弧性能降低;在高海拔环境下电弧存在严重的弧根粘滞和弧根拖尾现象,弧根拖尾畸变空间电场,不利于熄弧;同时,在不同海拔环境下,电弧会产生不同程度的反向运动现象,易导致弧后重燃。该研究深入揭示了高海拔环境下LC-DCCB电弧演变过程及复杂开断现象背后的物理本质,可为该类产品研发提供理论指导。

直流空气断路器高海拔环境下电弧重燃现象及其抑制措施

高海拔环境下直流空气断路器(DC ACB)在电弧开断过程中易发生重燃,导致开断失败的概率增加。为了抑制DC ACB高海拔开断时的电弧重燃,以轨道交通用车载DC ACB为研究对象,建立了二维磁流体动力学(MHD)仿真模型,分析了不同海拔下DC ACB中的电弧演变过程,通过增大横向磁场及设置“C”形栅片对其高海拔开断性能进行优化。结果表明增大横向磁场,2 km、3 km海拔下DC ACB不发生电弧重燃,但4 km、5 km海拔下发生电弧重燃。4 km、5 km海拔下,在增大横向磁场的基础上采用含“C”形栅片的改进灭弧室结构,能够使DC ACB在高海拔环境下成功开断。

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。

中压直流空气断路器短路分断电弧特性研究

基于磁流体动力学理论,考虑空间湍流影响,搭建多物理场耦合中压直流空气断路器大空间、全动态电弧模型,对中压直流空气断路器短路开断电弧进行仿真研究。结果表明:中压直流空气断路器在短路开断电弧过程中,弧根转移会导致弧压、弧流及功率出现波动,电弧弧根出现黏滞现象;栅片间弧柱区会产生电弧反向现象;电弧熄灭速度与外施磁场大小成正相关,但变化趋势并不呈现线性关系。为解决中压直流空气断路器短路电流开断困难问题,提供理论依据。

耦合磁场直流空气断路器栅片特性对灭弧性能的影响研究

栅片材料与结构对断路器的灭弧性能有着重要的影响。该文建立了永磁体作用下灭弧室内磁场的计算模型与电弧磁流体动力学(MHD)模型,实现了两者的耦合。在此基础上,对永磁体作用下栅片材料与栅片结构对电弧动态特性的影响进行了仿真,同时考虑电源极性的影响,得出了永磁体作用下灭弧室内磁场的空间分布、电磁耦合作用下灭弧室内温度分布与气流分布,提取了灭弧室内平均温度与电弧燃弧时间等关键参数,讨论了栅片材料与栅片结构对电弧特性的影响。结果表明,外施磁场作用下铁栅片会造成灭弧室内磁短路现象。相同仿真条件下,含铁栅片的灭弧室燃弧时间最长;动触头作为阳极更有利于弧根跃迁,燃弧时间缩短;当分断电流相同时,铜-绝缘栅片对电弧的冷却效果最佳;栅片倾角可以改变气流场分布,从而影响燃弧时间。

直流空气断路器智能化测控单元的研究

本文介绍了一种新研制的直流空气断路器智能化测控单元。该单元以80C196KB单片机作为核心处理器,集保护、控制、测量、通讯、显示等功能于一体。本单元采用了整机一体化的硬件设计和实时多任务调度的软件设计方法,使单元具有准确度高、实时性好等优点。实验证明其可靠性高。

直流空气断路器小电流开断试验研究

针对轨道交通用直流空气断路器及其磁吹系统,利用2kV/30 k A直流断流冲击试验回路,对小电流开断过程进行了试验研究。研究结果表明,磁吹系统能够辅助断路器成功完成小电流开断,并且存在开断时间最长的临界电流。此外在电流反向时,铁磁材料的剩磁使开断时间变长。试验研究对小电流开断难题的解决和磁吹系统的研制有着重要的指导意义。

直流空气断路器缩小弧区的研究

本文论述了直流空气断路器缩小弧区研究的意义,根据电弧及弧焰的特点,阐述两种缩小弧区的方法,并简单介绍了一些研究试验的情况。

直流空气断路器电场分布对重击穿影响分析

为了解决直流空气断路器的重击穿问题,本文简要分析了重击穿的基本过程和机理,阐述了电场分布因素对重击穿过程的重要影响,并提出了一种通过静电场计算来分析和预测断路器重击穿及其发生位置的方法,为抑制断路器的重击穿,提高空气直流断路器的性能和可靠性提供了帮助。

直流电源可靠性应用研究

直流系统可靠运行是电网安全、稳定、连续运行的保证。分析了直流电源设备运行、监控、维护的现状,根据现场工作经验和国网安规,提出了一种直流系统隐患排查新方法,该方法既能保证电气设备的安全可靠运行、又可获得经济效益和社会效益。

变电站直流空气断路器的选用

根据DL/T5644-2004《电力工程直流系统设计技术规程》和国网公司有关反措要求,举例说明220kV及以下变电站直流系统保护断路器的计算选择方法。