削减与替代SF6气体成为电力开关领域研究人员为应对全球气候变化所担负的历史使命。发展高电压等级真空开断技术是削减与替代SF6气体的有效手段。文中从真空绝缘、大电流真空分断,操动机构与分、合闸曲线控制技术,额定电流的提升4个方面阐述了高电压等级真空开断的关键技术。介绍了高电压等级真空断路器在国内外的应用与运行情况。并从8个方面展...
真空开关因为其耐压强度高、介质恢复速度快,在很多直流开断的场合,常采用真空开关作为基本开断单元,利用强迫过零的原理实现直流电路的开断。文中对真空开关用于直流开断方面的研究进行综述,包括强迫过零真空直流开断的原理分析,真空断路器直流开断能力研究,尤其是关键开断参数,如恢复电压的du/dt,电流变化率di/dt（包括电流下降阶段平均值以及...
纵向磁场是当前真空电弧的一种重要控制方式,数值仿真由于其高效性和经济性而成为一种研究真空电弧内部物理机制的重要方法。文中对纵磁作用下真空电弧的建模仿真研究现状进行了回顾,从早期的真空电弧模型入手,到后来的二维磁流体动力学模型,再到实际纵磁触头条件下真空电弧的三维磁流体动力学模型,以及在三维模型的基础上考虑了阳极蒸汽的作用,...
文中针对目前真空开关在电容器无功补偿领域应用情况,介绍了真空开关电容器投切过程机理及两种检测真空开关容性电流开断能力的合成试验回路设计方案,并分析了目前几种常见真空开关容性电流开断技术特点。此外,介绍了文中开发的纳秒连续脉冲老炼技术。根据实验结果,纳秒连续脉冲老炼技术能有效降低容性电流开断后重击穿概率和重击穿概率分散性,...
文中针对一种126 kV真空灭弧室3/4匝线圈型纵磁触头,采用拉弧试验的方法对其在大电流下的真空电弧扩散态模式持续时间、强电弧模式持续时间以及真空电弧形态等电弧特性进行试验研究。选取3种不同线圈结构的触头进行试验,触头结构1、2、3的线圈宽度分别为12、14、16 mm。试验电流为36 kA（rms）和40 kA（rms）,第1个电流半波内的燃弧时间分别为3....
为了研究中频真空电弧的阳极燃烧规律,利用CMOS高速摄像机,对可拆卸真空灭弧室中的纯铜平板触头之间的中频真空电弧进行拍摄,触头开距为8 mm,触头直径为28 mm,分别采集了不同电流频率以及不同电流峰值下的电弧图像。利用MATLAB图像处理技术对阳极触头的灰度分布、阳极高灰度值区域的持续时间以及运动规律等进行了分析处理。结果表明电流峰值大小...
从微电流的角度分析激光触发真空开关（laser triggered vacuum switch,LTVS）的触发特性。通过设计微电流测试电路,在开关两端施加一定的电压,施加电压值不能使开关导通,这样可以更好的分析开关导通前,开关内部初始等离子体的发展情况。通过实验发现,在双脉冲激光作用下,平面型LTVS的微电流随着施加电压的增加而增加,连续两次脉冲激光照射平面...
大电流真空开断的电弧过程主要由阳极现象,特别是阳极斑点现象所支配。真空电弧阳极斑点形成制约着真空开断的成功与否,其中原因为阳极斑点形成过程伴随着阳极表面加热、熔化甚至蒸发,对阳极热特征产生至关重要的影响,并决定了弧后介质恢复过程。由此文中展开了真空电弧阳极斑点出现后电流过零时刻阳极表面温度的研究。实验测量结果表明阳极斑点...
真空开关具有开断能力大、可靠性高、体积小及对周围环境无污染等优点,已经广泛应用于中压领域,文中针对国内真空开关发展的现状和实际需求,对万字型横磁触头真空电弧在电弧跨越触头槽隙过程的特性进行仿真分析和实验研究。首先建立了万字型横磁触头的三维有限元模型,计算了触头间隙磁场的分布以及弧柱所受磁吹力情况,特别分析了越过触头槽隙的...
电弧电压测量是研究开断电弧特性的重要手段。针对目前电弧电压测量中存在的试品内导体附加压降不方便消除的问题,文中提出了一种附加压降消除方法,并研制出一套126 kV高压合成试验电弧电压测量系统。该系统在12~126 kV电压等级合成试验中得到了验证,该系统可在一次试验中获取导体附加压降消除所必须的数据样本,避免了正式试验前再进行额外短路...
文中针对一种126 kV真空灭弧室3/4匝线圈型纵磁触头,采用电磁仿真分析及拉弧试验方式对其磁场特性及真空电弧形态进行研究。选择3种触头片开槽位置以及3种触头电流连通位置、有无导流排结构,共8种结构进行磁场强度与分布、触头回路电阻的对比,选择当触头电流连通位置对应时,触头片开槽位置在左侧（结构2）与开槽位置在右侧（结构3）的无导流排及...
为了得到126 kV真空灭弧室2/3匝线圈型纵磁触头的优化设计参数,文中采用实验设计—磁场有限元计算—统计分析相结合的方法,对触头间纵向磁场特性进行了单因素分析和正交回归分析。选取触头开距、单匝线圈高度、线圈宽度和触头片槽长4个设计参数作为优化对象,以电流峰值时纵向磁感应强度最大、磁场滞后时间最小和导体电阻值最低作为优化目标,得到...
文中研究目标是确定126 kV真空断路器触头合闸冲击力的大小以及相关因素的影响。利用PVDF压电传感器测量了合闸过程中触头冲击力曲线。得到合闸速度约为1.5 m/s时冲击力峰值为97 995 N,持续时间为0.487 ms。通过Ansys/LS-DYNA软件仿真研究了触头的凸台直径、材料弹性模量、合闸速度以及触头弹簧力对合闸冲击力的影响。仿真结果表明：触头凸台直...
为提高马蹄铁型纵磁触头真空灭弧室的磁场特性,文中对其灭弧室磁场特性进行了基于响应曲面法的优化。选取铁片外径、铁片内外径差及铁片间槽口夹角差值作为3个优化参数,以电流峰值时纵向磁感应强度最大,有效磁场区域宽度最宽及磁场滞后时间最短作为3个优化目标,通过有限元方法建立触头计算模型,采用中心复合实验设计方法安排仿真计算,采用响应曲...
文中论述了固封极柱真空灭弧室瓷壳长度的优化设计方法。笔者通过仿真计算、优化设计方案、再进行仿真计算得出优化设计结论。并将优化设计结论应用在工程实际中加以检验,实践证明了方案的正确性。通过上述优化设计工作,减少了瓷壳长度,在保障产品性能的基础是有效地降低了真空灭弧室的成本。
为改善真空断路器的开断能力,文中设计一款非对称双线圈两极式纵向磁场电极的真空灭弧室触头。建立触头结构三维模型,在考虑涡流效应的影响下,采用有限元法对触头系统进行三维磁场仿真。结果表明,在电流峰值时动、静触头表面及触头间隙中心平面产生的纵向磁场强度有效面积较大且分布均匀。静触头表面最大值0.842 T,动触头表面最大值0.306 T;电流...
为了研究动静触头槽口装配位置对真空灭弧室性能的影响,文中采用仿真计算和试验相结合的方法,对不同动静触头槽口装配位置的真空灭弧室性能进行了分析,得出了装配位置对磁感应强度和电弧形态的影响规律。当动静触头槽口错位45°装配时最大磁感应强度分别为63.71、64.31、64.18 mT,电弧尺寸比较小,电弧的运动比较稳定,电弧电压为36 V,开断性能更好...
文中针对不同灭弧室串联构成的双断口真空断路器电压分布特性展开研究,旨在实现双断口真空断路器的自均压和最大开断能力。基于Ansoft仿真软件,建立了不同结构的12 kV真空灭弧室串联构成的双断口真空断路器电场分析模型,分析了每种组合的电压分布情况并计算了等效电容参数,通过双断口真空断路器等值电路分析了不同灭弧室串联组合的自均压效果。...
混合式直流断路器的电流转移特性对其快速开断及控制策略有着重要意义,文中通过分析混合式直流断路器的工作原理,利用Mayr电弧模型、IGBT、RCD缓冲电路和避雷器模型等建立了混合式直流断路器仿真分析模型,分析了不同外电路参数和转移支路参数下的电流转移特性。搭建了直流微网模拟短路试验平台,进行了混合式直流断路器的开断特性试验,重点研究了...
文中介绍了126 kV单断口真空断路器的操作过电压现场测试结果。首先,确定断路器应用场所并设计了过电压测试方案;然后,测试真空断路器和SF6断路器切合变压器的操作过电压并进行对比;最后,测试真空断路器切合空载线路操作过电压。通过测试,真空断路器和SF6断路器切合变压器的操作过电压水平基本接近,切合空载变压器时无过电压,而带载变压器操作过...
为保证126 kV单断口真空断路器挂网运行和操作过电压测试的安全,进行了断路器的操作过电压仿真计算和过电压保护研究。首先,确定断路器运行方式和建模数据;然后,EMTP建模仿真计算切合变压器和空载线路的操作过电压,并与变压器操作过电压的实际测试结果对比分析;最后,根据仿真计算提出过电压保护方案。结果表明,126 kV真空断路器的操作过电压较高...
基于强迫换流原理的新型混合型直流真空断路器是解决高上升率直流短路电流分断难题的有效方式。获知短燃弧、短间隙条件下真空开关大电流分断特性是快速直流真空断路器的研制基础。利用合成实验平台,研究了采用Cu Cr50平板型触头的真空开关,燃弧时间数百微秒,触头开距不足2 mm的条件下,分断20 kA左右电流的介质强度恢复特性。实验结果表明：真空...
为探究真空断路器开断35 kV并联电抗器时过电压产生机理和改进现有仿真模型的不足,笔者简单综述了真空断路器开断感性小电流的仿真研究现状,基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件,利用Fortran语言在MODELS模块中编写控制程序,建立40.5 kV真空断路器开断时电弧重燃三相模型,搭建了真空断路器开断35 kV并联电抗器三相仿真电路并考虑了断路器、三芯电缆三...
针对真空断路器投切电容器组时发生的重击穿与NSDD所产生的过电压问题,通过对投切电容器组发生重击穿与NSDD典型波形分析,同时5年来真空断路器在投切电容器组的型式试验和老炼试验中发生的重击穿与NSDD次数统计,在中性点不接地系统中,NSDD发生次数远大于重击穿次数,发生重击穿与NSDD在电容器极间与真空断路器断口所产生的过电压基本是没有差异的...
为了分析双断口真空容性开断在断口非同期动作条件下的最佳燃弧时间,文中分析了双断口真空容性开断断口电压分布特性,研究了开断过程断口过电压计算表达式。采用电路原理分析方法,从理论上计算了不同燃弧时间下的断口过电压值。并对实际样机真空开断重燃特性进行了试验验证。基于理论计算结果及试验结果,给出了40.5 kV双断口真空永磁机构容性负...
为了降低真空灭弧室在投切背对背电容器组时的重燃率,文中采用试验的方法,研究了电压老炼、电流老炼和纳秒脉冲老炼对40.5 kV真空灭弧室投切背对背电容器组的影响,得出了老炼方式对40.5 kV真空灭弧室投切背对背电容器组的影响。纳秒脉冲老炼可以比较均匀的覆盖整个触头表面,而电压老炼和电流老炼只能覆盖触头表面的局部。纳秒脉冲老炼的真空灭弧...
电力变压器是电网中至关重要的元件,并且是变电站中最昂贵的设备。如果空载时突然把变压器投入电网,由于变压器的非线性,在合闸瞬间会产生很大的励磁涌流,其幅值可达稳态时的几十倍或更高。通常励磁涌流的衰减速度要比短路电流的衰减速度更慢,在上述高幅值的励磁涌流下,很容易引起变压器差动保护装置误动、绕组机械应力增大以及电能质量降低等问...
随着配电网中越来越多的使用固体绝缘的电缆线路,传统中性点经消弧线圈接地的灭弧措施暴露出诸多问题,已不能满足电网安全稳定运行的要求。文中研究了一种快速开关型消除弧光接地故障（简称消弧）技术,介绍了该技术相对于传统消弧线圈的优点,对其消弧原理以及相应的故障判别、故障选相、故障选线等环节进行研究,提出了快速开关型消弧装置的动作...
文中论述了快速真空断路器和基于爆破切割技术的限流器（FCL）的工作特点,分析了快速真空断路器在零损耗限流装置和母联位置这两种应用场合下可能存在重大安全隐患,指出在目前的技术条件下在上述两种应用场合中FCL具有独特作用。
中压固体绝缘开关柜、环网柜目前主要的发展方向一是小型化,二是大容量。然而固体柜的小型化要求势必制约着内部母线与真空灭弧室的浇注距离。这不仅影响固体柜的电绝缘与局放特性,同时还将对固体柜的开断能力造成影响。真空电弧受到旁侧母线导体电动力作用横向磁吹使屏蔽罩侧烧,降低了真空灭弧室的耐压水平,对开断性能会产生严重影响。为提高小...
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