不同灭弧室串联的双断口真空断路器分压特性研究

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。然后搭建了高频分压试验平台,进行了不同灭弧室构成的双断口真空断路器分压试验试验,得到了不同组合方式下的电压分布特性。结果表明:在无均压电容的条件下,通过不同灭弧室的合理组合可改善电压分布情况,获得较好的自均压效果,以提高双断口真空断路器的开断能力。文中的研究工作为减小均压电容和提高双断口真空断路器的开断能力奠定了基础。     

单断口和三断口串联真空灭弧室绝缘击穿统计特性

建立了由3个真空灭弧室串联后组成的三断口真空灭弧室模型。通过施加工频交流高压和冲击高压，重点研究在相同的总开距下，与单断口真空灭弧室模型相比，三断口真空灭弧室模型的静态击穿电压增益特性和静态击穿统计特性，包括三断口真空灭弧室在工频交流电压下的静态电压分布特性。试验研究表明，不同的串联布置方式表现出不同的断口电压分布特性。断口电压分布特性越均匀，则击穿电压增益倍数越高。击穿统计特性试验研究表明，三断口真空灭弧室相比单断口真空灭弧室具有更低的击穿概率。试验结果与理论分析相吻合，证明了理论模型的有效性。     

模块化三断口真空断路器分布电容计算和均压电容分析

为了研究三断口真空断路器的电压分布特性,建立了基于光控模块式真空断路器的三断口真空断路器三维有限元分析模型,计算得到了竖直型和U型布置方式下三断口真空断路器的分布电容参数。进行了模块化三断口真空断路器工频分压特性试验,测量了2种布置方式下的电压分布。引入电容等值模型以实现对计算结果准确性的验证。试验与计算结果对比表明,电压分布相对误差<4%,2种布置方式下,高压端断口的分压均超过60%,需配置合适的均压措施。并基于分布电容参数,分析了不同均压电容值下三断口真空断路器的静态分压特性。     

真空灭弧室预击穿的测量与分析

通过对真空灭弧室击穿电压的测量,拟合出了真空灭弧室在小间隙下的击穿电压与间隙的关系式,结合对真空灭弧室电场强度的计算,得出了真空灭弧室的动、静触头在不同间隙下的击穿场强。将拟合到小间隙下的击穿电压与间隙的关系式应用到真空断路器关合时的预击穿特性,根据断路器的关合动特性,得到了断口间耐受电压随时间的变化规律,由此得出断路器实现同步关合的速度低限,以及在什么相位进行关合时暂态分量最小。     

真空灭弧室式频穿电流的测量

讨论了几种测量真空灭弧室工频预击穿电流的方法，并对补偿法进行了改进，结果令人满意。在分析了预击穿电流，容性与施加电压的相位之后，提出了用构造法来获得工频预击穿电流。另外，还分析了影响工频预击穿电流大小的各种因素。     

真空灭弧室工频预击穿电流的测量

讨论了几种测量真空灭弧室工频预击穿电流的方法,并对补偿法进行了改进,结果令人满意.在分析了预击穿电流、容性电流与施加电压的相位关系之后,提出了用构造法来获得工频预击穿电流.另外,还分析了影响工频预击穿电流大小的各种因素.     

多断口真空开关的绝缘与击穿统计特性

从长间隙真空开关的击穿特性出发,理论推导得到了双断口及多断口真空开关的击穿电压最大可能增益倍数,并运用“击穿弱点”的概念和概率统计方法建立了双断口及多断口真空开关的静态击穿统计分布模型,认为无论是双断口真空开关还是n个断口串联起来,其击穿的统计概率都比单断口的击穿统计概率小。建立了三断口真空开关试验模型, 对单断口真空灭弧室模型和三断口真空开关模型进行了大量的冲击击穿特性试验。研究表明,三断口真空灭弧室比单断口真空灭弧室具有更低的击穿概率,试验数据与理论分布曲线基本吻合。     

高频涌流对真空灭弧室场致发射电流的影响研究

根据IEC相关标准,真空断路器投切背靠背电容器组实验需承受20 kA幅值、4 250 Hz频率的高频涌流。高频涌流会严重烧蚀真空灭弧室触头表面,导致开断过程中易发生重击穿现象,严重威胁电力系统安全运行。文中目标为研究工频电压下高频涌流对真空灭弧室场致发射电流的影响规律。实验选取4个相同7.2 kV真空灭弧室,分别关合10 kA和20 kA幅值涌流2次,每次关合高频涌流后,在1 mm定开距触头上施加工频电压并测量流经真空灭弧室的场致发射电流。实验结果表明,在触头上施加涌流的次数越多,涌流幅值越大,场致发射电流越大。工频电压下,场致发射电流具有不对称性。当外加电压超过临界电压值时,可以使场致发射电流显著增大。实验结果对探究容性电流投切弧后重击穿机理具有重要意义。     

真空灭弧室工频预击穿特性研究

测量了真空灭弧室的工频预击穿电流 ,分析了预击穿电流的电极效应。发现只有当工频预击穿电流增大到一定临界值范围内时 ,才会导致小开距真空间隙的击穿。对目前应用广泛的 Cu Cr5 0触头材料而言 ,此电流临界值范围为m A数量级     

具有串并联结构的模块化多断口真空断路器静动态电压分布特性

为向基于光控模块的多断口真空断路器的静态、动态绝缘特性设计提供参考,建立三维有限元分析模型,计算126 kV U型布置的三断口真空断路器的静态电位分布和真空灭弧室内部的电场分布。利用110 kV振荡型合成试验回路,进行低电压、小电流三断口串联断路器样机的开断试验,测量三断口的瞬态恢复电压分布。计算和试验结果表明:三断口真空断路器的静态和动态电压分布不均匀,高压端断口的静态分压超过65%,串联样机进行试验时底部可以不安装支架;高压端断口的动态分压(瞬态恢复电压峰值)超过60%,1 000 pF均压电容可以满足低电压、小电流开断均压要求,高电压、大电流开断情况需进一步验证。