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户外高压真空断路器与电弧特性的基本研究有哪些?

发布日期:2018-10-12 | 关注:144
户外高压真空断路器与电弧特性的基本研究有哪些?通过叠加高频反相电流来迫使故障电流过零的方法可使真空断路器快速开断故障电流。同时,也对真空电弧特点及其灭弧室的开断能力进行了研究。通过分析不同故障电流时汽轮发电机过载转矩的情况来确定户外高压真空断路器所必须具备的特性。真空电弧特性的基本试验及其开断能力是检验真空电弧是否可用于高速开断真空断路器的手段。

户外高压真空断路器被广泛应用于供配电系统中。它们通过减少从故障发生到故障电流成功开断的持续时间为带重要负荷电力系统设备提供了良好的保护性能。传统的断路器开断故障电流从故障发生时刻起需要几个工频周期的时间,目前,已经开发出了一个周期之内开断故障电流的真空断路器,这种断路器的灭弧室能在一个工频周期内开断故障电流。一个工频周期内开断的真空断路器是汽轮机保护的良好方案,但我们认为,其性能还不是足够好,需要在更短的时间内完成故障开断。
         
通过在故障电流中叠加高频电流来减少故障的持续时间是减少故障时间的一种方法,叠加的高频电流与故障电流的方向相反。在燃弧时间较短的情况下,通过反响叠加高频电流来开断大故障电流时的电弧特点及开断能力还难以清楚地确定。
                    
首先,我们研究了在私营电厂运行的一种高速真空断路器的高速开断效果,电厂采用了汽轮发电机并与工频电网系统联网运行。当故障发生时,汽轮机和发电机之间的机械连接系统可能被损坏。我们估算了在不同故障电流情况下的汽轮发电机的转矩大小,计算结果显示:若采用叠加反向电流来限制故障持续时间,高速真空断路器比传统断路器对汽轮发电机有更好的保护效果。

然后,通过合成试验电路的方法对真空电弧和其开断能力进行了试验观察和验证试验。特别是当电弧燃烧时间很短时,确定这种电弧是否满足高速真空断路器的要求。这种测试电路由真空断路器、操动机构,带有开关、电容器和电抗器的高频电流源组成。真空灭弧室是由铜烙制作触头和纵向磁场电极构成。这中灭弧室因其高开断能力而著称。在纵向磁场电极中,真空电弧弧柱与纵向磁场平行。改变高频电流源中电容器和电抗器的值来计算在电流开断时电流变化率对开断性能的影响。

试验结果展示了户外高压真空断路器的电弧特性和开断能力。在触头分开的瞬间电弧被点燃并集中在燃烧点。触头分开后的几个毫秒内,电弧被纵向磁场扩散。灭弧限制电流随着电流变化率的增加而逐步减少。电弧时间减少的同时,开断限制也在减少。


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