高压断路器中C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体的开断性能

C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体是一种潜在的SF_(6)替代气体,开展其在高压断路器中开断性能的研究,对推动环保输电方式发展、支撑双碳目标实现具有重要的工程意义。基于磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)理论,仿真计算了充有0.6 MPa 5%C_(4)F_(7)N/CO_(2)、10%C_(4)F_(7)N/CO_(2)、15%C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体和纯SF_(6)的40.5 kV断路器20 kA短路电流开断过程,分析C_(4)F_(7)N混合比例对电弧温度特性、灭弧室气压与喷口气流特性的影响规律,并与纯SF_(6)进行比较。研究结果表明:与混合气体相比,SF_(6)气体电弧具有更高的弧芯温度和更小的电弧半径,随着C_(4)F_(7)N比例的增加,混合气体弧芯温度升高、电弧半径减小。断路器短路开断过程中,SF_(6)气体建立起更高的吹弧气压,气吹速度明显高于混合气体,可以形成更好的气吹效果来冷却电弧。最后,基于Mary电弧数学模型计算得到电流零区不同气体的电弧时间常数与电弧功率耗散系数,并以临界恢复电压上升率(rate of rise of TRV,RRRV)定量评判气体开断性能,0.6 MPa的5%C_(4)F_(7)N/CO_(2)、10%C_(4)F_(7)N/CO_(2)、15%C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体临界RRRV分别为1.54、2.22和2.28 kV/μs,远低于SF_(6)的4.98 kV/μs。

基于灭弧室气压特性对半自能式SF_6断路器分闸速度的优化

断路器开断过程中的气缸气压会影响对电弧的吹弧效应和过零后介质特性的恢复,因此是影响断路器开断性能的重要参数。为此,以半自能式550kV SF6断路器为研究对象,研究了分闸速度对气缸气压的影响。以热力学第一定律和流体力学为基本原理,建立了计算灭弧室气压特性的数学模型。根据模型计算了最大分闸速度分别为8.0m/s、9.0m/s和9.7m/s时开断定开距短路电流时的灭弧室气压特性,并根据计算结果进一步研究了不同分闸速度下灭弧室的吹弧效应和过零后介质恢复特性,据此分析了断路器的开断性能,提出该550kV半自能式SF6高压断路器最大分闸速度的最优值为9.0m/s。通过仿真断路器开断过程验证了这一结论,为设定半自能式断路器的分闸速度提供了理论基础。

低压塑壳式断路器灭弧室压力与电弧运动的测量与分析

低压塑壳式断路器 (MCCB)灭弧室中的压力对其分断性能有重要意义。在高压振荡回路上 ,分别采用气压传感器和光纤测试系统对压力和电弧的运动形态进行了测量。通过分析比较采用气吹灭弧和仅依靠磁吹灭弧的两种MCCB的实验结果 ,可以看出 ,气压对于电弧运动有很大影响 ,同时采用气吹灭弧技术可以有效地提高MCCB的分断性能。