真空断路器用于直流开断研究综述

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电流开断时刻的瞬时值)以及开断电流幅值的极限及其相互关系;同时,对至今为止世界各国开发研制的典型直流开断装置的情况也进行了介绍;最后,对于未来真空直流开断在高压直流电网中的应用研究给出建议。     

纵磁触发真空开关高频电流开断能力的研究

触发真空开关的开断能力与主间隙间的暂态电压恢复特性、介质强度恢复过程、电流频率、以及触头材料和结构等因素有关。本文简述了这些因素对触发真空开关开断能力的影响 ,着重分析了电流频率对触发真空开关开断能力的影响 ,并进行了相应的试验研究 ,发现开断能力随电力频率提高而下降     

真空开关容性电流开断技术

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,因此该技术对提高真空开关容性电流开断能力具有显著效果。文中期望对促进真空开关的容性电流开断技术的不断进步有所帮助,从而使得真空开关能在容性无功补偿领域向着更高的电压等级迈进。     

大电流真空电弧的并联开断

以真空电弧理论为基础,讨论了真空断路器开断大故障电流的并联开断过程,分析了影响转移电流大小及其时间常数的诸因素,提出了利用真空断路器并联以提高其开断容量的方案,为国内真空开关生产厂家提供借鉴。     

双断口真空开关分断速度对动态电压分布影响

多断口真空开关的均压问题可以通过内在调控措施解决,分断速度是内在调控措施之一,但是对于速度调控的研究尚未深入。为研究操动机构分断速度对双断口真空开关动态电压分布的影响,在分析开断速度对电压分布影响机理的基础上,提出双阶段速度控制方法。并建立双断口真空开关模型,仿真分析同步、异步、变速分断情况下的电压分布情况。设计真空开关速度调控装置,搭建真空开关分断速度测试平台。试验表明：同步开断时,高低压侧开关速度变化对断口的电压分布影响较小。异步分断与变速分断均可以通过分断速度的改变调控动态电压分布,动态电压不均匀系数最多可降低15%。文中成果为研究多断口真空开关通过速度调控电压分布提供数据参考。     

新型真空开关触头材制的特性研究

0引言 真空开关的性能与触头材料密切相关，任何一次触头材料的发展都会引起真空开关性能的提高或改善，触头材料开断能力的提高不仅会大大缩小真空灭弧室的尺寸，而且会使真空开关整机的结构隔更加紧凑，节约金属及其他材料，并可以提高真空开关的可靠性。CuCr是目前广泛应用于真空断路器的触头材料，为了提高开断能力，在其中加入高熔点材料钽。     

真空开关开断电容器组重燃原因的研究

为揭示真空开关开断容性负载时出现重燃的原因，分析了从触头开断电容器组时触头表面的变化情况，到真空开关开断容性电流后的特殊性，其目的在于为解决真空开关容性开断重燃的问题提供依据。     

人工过零法开断电路的参数分析

本文叙述在电感储能电路系统中,采用人工过零方法开断脉冲高压强流直流电路时,开断电路参数的匹配,并给出了用真空开关进行试验的结果,     

真空直流开断固有介质恢复强度研究

为研究直流开断过程中触头开距、燃弧时间及电流过零时的di/dt对真空开关开断能力的影响,对真空开关分断之后的固有介质恢复强度进行了测量,即不加恢复电压下触头间隙介质的自由恢复过程。文中设计了永磁–斥力混合式快速机构,并采用转移强迫过零开断的方法,在合成回路实验系统中进行了真空小电流直流开断。搭建了用于测量弧后固有介质恢复强度的高压脉冲产生电路,在电流过零之后采用单电源高压脉冲放电法测量了不同触头开距、不同燃弧时间及不同di/dt下的触头间隙的固有介质恢复强度。研究结果表明:该文实验条件下的直流开断过程中存在一个临界开距,在此开距范围内,选择较快的分断速度和较短的燃弧时间,能够提高电流过零后电极间隙的固有介质恢复强度。同等开距同样的燃弧时间下,选择较低的反向电流过零频率能够提高电流过零后的固有介质恢复强度。     

电弧参数对激光触发真空开关重频开断特性的影响

激光触发真空开关(LTVS)的电弧特性受外电路参数和触发材料的综合作用,影响其开断性能。该文基于可拆卸真空腔体搭建实验电路,改变电流频率、工作电压、电流峰值、电极结构及触发材料种类等因素,对比相应条件下LTVS的完全开断时间差异,分析不同电弧参数对LTVS重频开断特性的影响,讨论LTVS开断过程中真空电弧与触发材料的作用关系。实验结果表明,LTVS的完全开断时间随电流峰值和工作电压的上升而增长,随电流频率的增加而缩短;纵磁电极对LTVS开断能力的提升效果随电流频率变化;LTVS的开断特性受触发材料种类影响明显,NaCl、KCl、TiH2和Ti+KCl几种材料中,热传导能力最佳的Ti+KCl开断特性最差,开断频率1.4kHz,峰值2.6kA的电流所需时间约为7ms。研究结果可为LTVS产品设计提供参考。     

真空开关开断单相感性小电流的操作过电压

本文介绍了真空开关开断单相感性小电流的试验方法和计算机模拟的计算方法。通过试验和模拟计算,获得了ZN—6/600真空开关有关截流、触头间隙击穿和电流高频过零熄弧的随机特性,分析了一些电路条件对真空开关开断感性小电流时的操作过电压的影响。     

真空开关电弧开断过程的数值仿真方法研究进展

随着真空开关的广泛应用,对真空电弧的研究愈显重要。由于真空电弧等离子体并未处于局部热力学平衡态,且磁场和触头起关键作用,真空开关开断过程的数值仿真和SF6开关相比尚不成熟,但近年来随着真空电弧理论的不断完善和计算机计算能力的大幅提升而获得了迅速发展。笔者综述了磁流体动力学(MHD)模型、粒子模拟结合蒙特卡罗碰撞(PIC-MCC)方法、混合模型、阳极热模型和解析模型在真空开关电弧开断过程不同阶段数值仿真中的应用现状,并提出了电流零区、电极材料、极间等离子体不同区域相互作用、PIC-MCC加速、高压大容量和重燃机制等6个今后有待深入研究的方向。     

真空开关选相操作特性在线检测消除电感性电流开断的操作过电压

真空开关开断电感性负载时,电弧重燃是产生严重操作过电压的根本原因。真空开关选相操作可以消除电弧重燃,避免严重的操作过电压。选相真空开关的机械稳定性是保证可靠选相操作的关键,对选相真空开关的机械稳定性进行在线检测,可及时发现和避免选相失效。文中提出两种选相特性在线检测方法:在选相真空开关的操动机构上设置一个和主触头动作稳定同步的辅助接点,用于触头刚分时刻的信号传感,可实现选相特性的在线检测和选相操作的自适应控制,及时发现选相特性劣化,避免选相失效;通过检测真空开关开断过程中的空间电磁波,识别电弧重燃产生的电磁波脉冲,可以实现电弧重燃的在线检测,及时发现选相失效。     

低截流值真空开关触头材料

触头是真空开关的关键部件,它直接影响真空开关的各种性能。当前,真空开关触头材料的主要发展趋势是在发展高耐压大开断容量触头的同时,积极研究具有较大开断能力和较高耐压水平的低截流值触头材料,以满足一些特殊电路(如存在感应电动机和     

真空开关用触头材料

绪言本发明是关于真空开关尤其是关于需改善其加工特性和减少重燃次数的真空开关用触头材料。通常,真空开关与其它断路器相比具有体积小、重量轻、维修费用低及适应各种工作环境等优点。近几年来,真空开关已经广泛地应用于开断低于36kv的电路,也被用于开断72kv以上的高压电路。随着工作电压的升高通常广泛使用的含有抗熔焊组元如Bi、Pb、Te和Sb的铜合金触头材料是不能满足高击穿电压和分断大容量真空开关的要求。     

双断口真空开关瞬态恢复电压分布特性的仿真与实验研究

双断口真空开关介质恢复特性及暂态过程均压关系的探明是其成功开断的理论依据。运用暂态分析软件ATP搭建双断口真空开关仿真平台,利用其暂态分析控制系统实现了暂态真空电弧模型,在真空开关两断口有、无均压电容的情况下分别进行故障电流开断的仿真实验。搭建两真空灭弧室串联的双断口真空开关实验模型进行瞬态恢复电压分布特性的实验研究。实验与仿真结果吻合,共同证明双断口真空开关分断是否成功主要取决于介质恢复过程断口间电压分布是否均匀,两断口间的分压关系在动态介质恢复过程中主要由电弧电阻决定,而动态介质恢复完成后主要由断口两端的电容决定。因此,低分散性操动机构的设计与灭弧室两端均压电容的选定是双断口及多断口真空开关成功开断的关键因素。     

变电站10 kV真空开关过电压保护的有关意见

论述了真空开关开断时过电压的形成机理,并参考有关现场试验数据说明了变电站真空开关柜要否用氧化锌避雷器进行保护的原因。     

基于便携式锂离子电源真空开关真空度测量仪的研制

真空开关是在低压及中压领域应用广泛的电力开断器件,真空度是决定真空开关开断性能的主要因素之一。为实现真空开关真空度的在线测量,笔者介绍了基于磁控放电法的真空开关真空度测试仪的研制方法,分析了磁控放电法的基本原理,利用开关电源技术设计并研制了高压电场电源和励磁系统,实现了离子电流的测量及控制电路设计等,同时为了实现户外的便携式操作,完成了锂离子电池电源的研制。利用研制的测量仪对一款12kV的真空开关进行测试,获得了离子电流-真空度曲线。     

直流真空电弧强迫开断电弧形态

随着航空270V直流系统的应用,直流开关的需求逐渐增加。现阶段直流开关大多为空气开关,其开断容量较小,使用真空开关将对于提高开断容量具有一定优势。针对航空270V直流用短间隙真空灭弧室进行高频开断实验,研究了直流强迫开断的电弧电压、电流特性,分析了回路参数对直流强迫开断中平均电流变化率di/dt和弧后过电压dv/dt的影响。通过相同开断实验电流、相同电流变化率、不同触头结构情况下开断实验,分析了电弧直径动态特性。强迫熄弧过程中,平板触头电弧直径逐渐减小,纵磁触头电弧直径变化较小并在熄弧前迅速变化。针对不同电流实验,随电流升高电弧直径略有增加。起弧阶段,平板触头电弧直径随燃弧时间呈对数函数增加,而纵磁触头电弧直径基本保持不变。拟合得到平板电弧起弧时直径变化函数,随燃弧时间延长,平板触头电弧直径逐渐增大至大于纵磁触头电弧直径。     

真空电弧中阳极斑点现象的分析

在真空电弧中出现阳极斑点现象对真空开关来说是一个不祥之兆,往往会使触头严重熔化,并且会产生过量的金属蒸气。当用真空开关开断工频交流电路时,这些过量的金属蒸气还会在触头间于电流过零后持续一段时间,它将使介质恢复的速度降低,从而可能使真空开关开断失败。下面分析出现阳极斑点现象的有关问题。