磁流体仿真与正交试验融合设计的灭弧室性能优化方法

低压断路器开断过程产生的电弧是影响其开断性能的重要因素,研究并优化低压断路器灭弧性能是提高其品质的关键。该文提出一种磁流体仿真与正交试验融合设计的灭弧性能优化新方法。建立了基于磁流体理论的电弧等离子体模型,研究了跑弧道形状、灭弧栅片数量、横向磁场、灭弧室压力等对灭弧性能的影响,得出优化因素组合及变量范围。在此基础上,建立了多维电弧参量测试系统,将磁流体仿真与正交试验进行融合,分别设计了四因素三水平、四因素四水平正交试验,融合后获得五个因素对灭弧性能影响强弱的排序为：灭弧室压力、横向磁场、跑弧道形状、栅片数及触头材料。最后结果表明,灭弧室压力、横向磁场、跑弧道弧度、触头Agcd比例变大均能减小电弧转移时间,栅片为7片时电弧转移效果最好。     

新型混合式灭弧系统在限流断路器中的研究

低压限流断路器是广泛应用于工业与民用的低压电器,它采用多个栅片的灭弧室,利用近极压降将进入到灭弧室中的电弧电压提升到一个较高的值,从而在开断电路的同时还起到对短路电流的限制。目前背后击穿现象降低了开断性能。本文研究了一种将窄缩与栅片配合应用于限流断路器的新型混合式灭弧系统。控制了栅片间金属短弧的金属蒸气喷流,同时削弱灭弧室中热气体的回流。实验证明,新型的混合式灭弧系统不仅有效地抑制了背后击穿现象的     

小型断路器分断电弧的试验研究及其结构优化

针对某型号小型断路器(MCB)产品的灭弧室,采用电流振荡回路,试验观察了电弧的运动情况。通过观测电弧的运动以及电弧电压特性,结合电弧的烧蚀情况,分析了栅片形状、跑弧道、出气孔等对产品灭弧能力的影响。通过缩短上跑弧道、栅片后加带孔绝缘挡板和改变栅片固定件等方法,缩短了电弧的停滞时间、转移时间、燃弧时间、增大了栅片切割程度,提高了电弧电压,改善了MCB的分断性能。     

不同因素对气吹式塑壳断路器开断电弧运动影响的实验研究

设计了用于研究气吹式塑壳断路器开断电弧运动情况影响因素的实验模型。利用具有自聚焦透镜及图形组态功能的二维光纤快速测试系统测取了不同情况下开断10kA预期电流时的电弧电流、电弧电压、灭弧室气压波形，以及开断过程的电弧运动图景。对比研究了灭弧室上下方气体阻尼、栅片结构及产气材料等因素对气吹灭弧性能的影响情况。结果表明，尽可能封闭灭弧室下方出气口，采用短栅片结构和POM与尼龙产气材料均有利于电弧进入灭弧室。     

引弧片在灭弧室中的应用发展

本文指出在低压开关灭弧室中采用引弧片后可缩小或取消了弧角与栅片的间隙，加速弧根的移动并降低弧根温度，同时促使弧柱尽快进入栅片从而加速灭弧。最后介绍我国自行设计的大容量断路器ＤＷ１５因灭弧室采用了引弧片加速灭弧从而提高了该系列产品短路分断能力的裕度。     

万能式断路器分断特性的试验研究

针对某万能式断路器（ACB）的灭弧系统,以单频 LC 振荡回路提供单相交流短路电流,采用熔丝引弧方式对影响 ACB 分断特性的因素进行了试验研究。试验结果表明,通过改变出气口最内侧隔弧板材料和安装位置及增大灭弧栅片与动触头引弧角距离等方案,可提高分断过程的电弧电压,能够为灭弧室的优化设计提供参考依据。     

栅片灭弧室灭弧效率的耦合仿真及其测量方法

研究了栅片灭弧室中面向不规则导体的电-磁耦合瞬态建模方法,通过该模型分别求解了栅片灭弧室的稳态和瞬态响应过程。为对模型进行验证,建立了一套可以对栅片灭弧室灭弧效率直接进行测量和评估的测试系统,通过数控瞬时恒流源提供激励电流,利用不同空间位置分布的霍尔芯片,对断路器灭弧室内的磁感应强度进行直接测量,并对其灭弧效率进行计算。试验结果显示所建立的耦合模型可以较好预测栅片灭弧室中的磁通密度大小及其分布。在此基础上研究了不同磁导率和电导率对于灭弧室效率的影响。仿真结果表明,栅片灭弧效率随着栅片磁导率的增大而增加。进一步提高栅片的磁导率,其灭弧效率趋近饱和。当电导率处于较小值时,对栅片灭弧室的效率影响较小;进一步增大栅片的电导率,其灭弧效率将会降低。提高灭弧栅片的电导率可以减小灭弧室内吹弧磁场和磁吹弧力的瞬态响应峰值,增大其瞬态响应时间。     

不同产气材料对电弧运动规律影响的实验研究

对低压断路器灭弧室内侧壁的非产气材料、迭尔林和尼龙进行了相关的实验,揭示了不同聚合体产气材料对空气电弧运动规律的影响。在电弧向灭弧栅片运动的过程中,聚合体材料受到电弧的烧蚀,灭弧室内充满空气和聚合体蒸汽的混合气体。建立了灭弧室实验模型,给出了大电流电弧的实验线路,并在500A和3000A电流时进行了电弧实验。研究结果表明,灭弧室内压力增大,加速电弧等离子体的运动速度,可有效提高断路器的性能。     

新型灭弧系统对背后击穿现象的抑制作用

传统观点认为低压限流断路器的开断电弧进入灭弧室后,电弧就熄灭。近年来通过现代测试设备发现了开断电弧在灭弧室内外的多次转移,即背后击穿现象,降低了开断性能。本文介绍了一种应用于限流断路器的新型混合式灭弧系统,进一步对影响开断性能的不同材料、不同窄缝宽度进行试验。实验证明,新型的灭弧系统不仅有效地抑制了背后击穿现象的发生,而且进入灭弧室的电弧始终具有平稳的较高电弧电压,有效地提高了限流断路器的开断性能     

计及弧柱分割条件的限流断路器分断过程仿真

针对限流型塑料外壳式断路器,建立了一种分断过程的数值模拟方法。与以往的数值模拟方法相比,该方法用受控电压源模型来描述电弧的宏观电学参数,并考虑了电弧被灭弧栅片分割的条件,可在实际产品灭弧室容积条件下,不受预期电流限制地模拟分断过程。通过与实际分断试验数据对比,说明该方法能较好地反映限流分断的基本过程。     

自能式SF6断路器熄弧性能的并行计算仿真

自能式SF6断路器开断过程中,电弧的产生、熄灭过程是一个多场耦合的问题,要对之建立数学模型并对其进行求解是一项非常庞大、复杂的计算任务,并且需要有高性能的计算机和较高的计算速度。到目前为止对电弧数学模型的求解建立在许多的假设以及忽略很多无法用计算来描述的现象的基础上。该文希望在以往的熄弧性能研究基础上,在微机集群上(COWS),率先采用并行计算技术,利用流体力学软件PHOENCIS,采用区域分解算法对自能式SF6断路器的熄弧性能进行并行计算仿真。对微机集群(COWS)并行效率和加速比进行了测试,并对计算结果进行了理论分析。结果表明,文中建立的微机集群用于并行计算是可行的,计算结果是符合自能式SF6断路器的熄弧原理和开断规律的。     

对高压少油断路器多断口均压问题的分析

高压少油断路器中,灭弧室普遍采用多断口串联式结构.在开断过程中,各断口上的电压分配出现不均匀,为了使每个灭弧室工作条件达到一致,断口间需并接均压电容,但串联的灭弧室数量太多,断口上的电压分布将会愈来愈不均匀,使断口上的均压问题更难解决.为解决这一问题,普遍采用减少串联灭弧室的数量,提高每个灭弧室的工作电压,来解决高压少油断路器断口的均压问题.     

高压充气断路器热压气灭弧技术的进展

文章介绍SF6高压断路器灭弧室设计发展的各阶段情况，从依靠机构压缩喷口吹灭电弧，改进至压气式灭弧，以及热压气(室)灭弧等方式。     

热膨胀式断路器的数值分析

在建立的喷口电弧二维磁流体动力学数学模型的基础上,开发了SF_6断路器的CAD软件。通过灭弧室与操动机构的联合模拟计算,详尽分析了电弧能量扩散的过程与规律,为膨胀式断路器的开发与研究提供了理论依据。     

VD4型真空断路器灭弧室漏气故障处理

章介绍某台VD4型断路器灭弧室漏气故障发现、处理的全过程，分析了漏气的原因，提出了应采取的对策；通过对从断路器手车上拆下的灭弧室真空度试验情况分析，指出在现场用磁控法测真空度时应注意的事项。     

NM6系列塑料外壳式断路器创新设计

介绍了NM6系列塑料外壳式断路器自主创新要点,采用了密封式灭弧室结构,可改善分断能力;在灭弧室出气孔前设计了一个密封排气通道,可确保实现零飞弧。还采用了热保护可调结构,附件插拔式模块化结构,瞬时单极动作磁保护系统等。该产品具有隔离功能,可确保触头断开指示的机械可靠性,无泄漏电流。在使用时,其上端可以不用隔离器,方便客户检修电路。     

提高低压断路器分断能力的探讨

在分析了断路器的电流分断和灭弧过程的基础上,结合本厂的实际产品,提出了提高断路器分断能力的具体措施,通过对灭弧室和操作机构的改进,将舰用开关的分断能力由５０ｋＡ提高到７５ｋＡ。     

基于分合闸电气量的真空断路器灭弧能力在线检测研究

高压真空断路器灭弧性能的退化易导致断路器触头动作过程中持续性电弧的产生,将会破坏触头表面粗糙度,导致滞后分合闸时间,严重时会引发击穿爆炸事故。因此,亟待开展高压真空断路器灭弧性能监测研究。现有对高压真空断路器灭弧性能的研究主要采用对灭弧室真空度的测量,但是存在测量周期较长、无法保证气密性等问题。通过分析灭弧室内熄弧原理,发现根据介质恢复时电弧电阻对电弧电流衰减特性的影响可以反演灭弧室内的熄弧水平。据此提取电弧电流趋势项作为灭弧能力的表征量,提出了一种仅基于电气量的高压真空断路器灭弧能力在线检测方法。该方法具有能够快速实时监测及测量手段安全的优势,现场实测数据及数字仿真验证了其有效性。     

混合断路器大电流开断过程中真空电弧与SF6电弧相互作用的仿真

真空断路器和SF6断路器串联的混合断路器,可有效利用真空和SF6气体两种介质不同的灭弧特性实现更大短路电流的分断。为研究两种电弧的相互任用,运用ATP软件及其TACS工具建立了系统实验仿真平台、12kV真空断路器与40.5kV SF6断路器的电弧模型;将仿真结果与实验波形结合通过数学方法分别求得实用的真空电弧和SF6电弧模型参数;搭建了实用真空电弧模型与SF6电弧模型串联的混合断路器模型。通过设定不同的系统仿真参数,研究开断过程中真空电弧和SF6电弧的相互作用及真空断路器与SF6断路器的分压关系;分析两断路器不同时刻分断的协同特性与介质恢复过程;量化研究混合断路器的断流容量增益特性。仿真结果证明,真空断口首先承担恢复电压有利于SF6断口的介质强度恢复;两断口间的电压分布关系主要由电弧电阻与断口间电容决定;在不增加SF6气体使用量的情况下混合断路器具有比SF6断路器更大的断流能力。研究结果为大容量混合断路器的设计提供了理论依据。     

小型交流断路器在直流电路中的应用

讨论了小型交流断路器在直流电路中的灭弧原理。由于直流熄弧电流不存在自然的过零点，因此必须强制过零才能熄灭直流电弧。分析了直流电路中电感和时间常数对直流电弧熄灭的影响。在分析交、直流瞬时脱扣整定电流的差别的基础上，给出了选择断路器的要点。最后，介绍了小型交流断路器在直流电路中的实际应用。