真空灭弧室的耐压特性及其分析

对真空灭弧室的耐压特性进行了分析和研究，包括灭弧室触头间隙及触头和屏蔽罩间隙的耐压特性，探讨了面积效应在真空灭弧室设计中的应用。本文对于改善真空灭弧室的耐压特性及高电压大容量真空灭弧室的开发有重要意义。     

高电压等级真空灭弧室绝缘结构的研究

为了解真空灭弧室的绝缘性能,通过对72.5kV真空灭弧室试品的冲击耐压试验以发现规律、分析其影响因素并改进绝缘结构。试验表明,其内部绝缘击穿并非发生在触头间隙,而是触头背部与主屏蔽罩间的间隙放电。增大触头边缘与背部过渡处的圆弧半径后,提高了耐压水平。进一步提出126kV真空灭弧室内部绝缘结构的设计方案,计算了电场分布情况并用真空灭弧室绝缘击穿的统计特性分析其耐压特性。     

高电压真空灭弧室触头间长间隙的真空绝缘特性

对高电压真空灭弧室触头间长真空间隙(40 mm及以上)的真空绝缘特性进行了讨论,包括击穿电压(直流电压,工频交流电压和标准雷电冲击电压)与触头开距的关系以及长真空间隙的老炼特性.目前对72/84 kV级高电压真宅灭弧室触头间隙范围(40mm及以上)的长真空间隙绝缘特性有了一定的了解,而126 kV级高电压单断口真空灭弧室触头问长真空问隙范围(60mm及以上)的绝缘特性研究还有待深入开展.     

高电压真空灭弧室触头间长真空间隙静态绝缘特性研究

在真空开关向高电压方向发展的背景下,高电压真空灭弧室触头间长真空间隙的绝缘特性成为关键问题之一。Slade提出了临界击穿场强理论,解释了真空中平板电极间直流电压临界击穿场强及其与开距的关系。笔者以临界击穿场强理论为基础,以126 kV真空灭弧室触头间隙为研究对象,将临界击穿场强理论应用于长真空间隙(开距60 mm)和交流电压(工频50 Hz)情况下,得到了高电压真空灭弧室触头间长真空间隙的工频临界击穿场强与触头开距的关系。     

高压真空灭弧室内部电场分布的影响因素

为了解高电压真空灭弧室内部的电场分布情况,建立了真空灭弧室的电场数学模型。应用电场数值分析方法和有限元软件详细计算不同屏蔽罩与触头尺寸对真空灭弧室内部电场分布影响的结果表明,因高电压真空灭弧室开距较大,触头间隙不再是场强集中的区域,在高压真空灭弧室小型化设计过程中,除考虑电极间的绝缘外,更需考虑电极与屏蔽罩之间的绝缘。合理设计屏蔽罩的尺寸、位置和触头的形状可有效改善灭弧室内部的电场分布,提高真空灭弧室的耐压能力,从而为国内72.5kV以上电压等级真空灭弧室的研制提供了理论依据。     

微放电发射电流法测量灭弧室真空度

真空灭弧室真空度的传统测试方法主要有磁控放电法及工频耐压法。磁控放电法需要使用磁场线圈,而工频耐压法只能检出严重漏气的灭弧室。该文使用微放电起始电压Ud与发射电流起始电压Ue之比Ud/Ue测量灭弧室的真空度。该方法不需要施加磁场,而是使用下述方法进行测量：将闭合的灭弧室触头强行拉开0.2~0.3 mm,然后在触头间隙上施加工频高电压,利用间隙微放电电流对触头表面进行老练,以除去触头表面原有的吸附层,最后再测量间隙的微放电起始电压Ud与发射电流起始电压Ue。理论研究表明,真空灭弧室内的真空压强p越小,Ud/Ue越大,故通过测量Ud/Ue的大小,就可以获得真空灭弧室内的真空度。文中在实验室的真空比对系统上对不同管型灭弧室的Ud、Ue、Ud/Ue与真空压强p的关系进行了测试,测试结果表明,该文提出的Ud/Ue法,其真空度测量范围能达到100~10-3 Pa。     

影响 35kV 真空灭弧室电性能的因素分析

通过试验与理论分析，研究了灭弧室内部电场分布、触头结构、触头材料及制造工艺等因素对３５ｋＶ真空灭弧室电性能的影响，提出了解决我国３５ｋＶ真空灭弧室存在弧后重燃和耐压水平下降问题的思路     

影响铜铬触头材料耐压特性的因素

本文研究了Cr粉晶体状态、Cr粉尺寸、Cr粉含量以及添加元素对真空灭弧室铜铬触头材料耐压特性的影响,找出了改善固相烧结法制备的铜铬触头材料耐压特性的方法。     

直流叠加高压脉冲的真空灭弧室老炼技术

提高真空灭弧室的老炼均匀度，并有效调控老炼电弧作用区域的能量注入方式和程度，是真空灭弧室老炼技术所要解决的两个核心问题。然而，在单一电源模式下，真空灭弧室触头间隙的击穿条件和放电能量相互制约，其老炼的时间和空间约束条件难以独立调节，所以难以同时满足对老炼均匀度和作用区域能量调控两方面的要求。为此提出了一种直流叠加高压脉冲的真空灭弧室双电源老炼技术方案，通过小能量的高压脉冲实现对触头间隙绝缘弱点的击穿和精确定位，引入大电流对该弱点区域进行老炼处理。与传统老炼方式的实验结果对比表明：该老炼方法可显著提升灭弧室雷电冲击耐压水平，提升幅度在40%左右，为真空灭弧室老炼技术的进一步发展提供了新的思路。     

10KV真空断路器击穿特性的研究

本文通过试验,研究了真空灭弧室中触头间隙击穿的统计特性。试验结果证明,触头间隙的击穿电压是触头间距的非线性函数。     

一种新型高压真空灭弧室触头及其特性

高压真空开关的核心部件之一是真空灭弧室,由于其触头开距较大,因此多采用纵向磁场触头,希望触头间隙有较强且较均匀的纵向磁场,这样可降低电弧电流密度,降低电弧能量,从而提高开断性能。该文提出了一种适合应用于高电压等级真空灭弧室的新型纵向磁场触头结构,该触头结构结构简单,便于加工,而且结构强度更好。利用有限元方法对这种新型的真空灭弧室磁向磁场触头间隙的磁场分布特性进行了计算与分析, 结果表明其磁场特性优于现有传统纵磁触头结构。利用这种新型触头结构制做了真空灭弧室样机,在单频LC振荡回路上进行了性能测试,结果表明在触头开距为40和60 mm时其同样具有良好的开断短路电流的性能。     

关于高电压等级真空灭弧室研究与开发

总结分析了高电压等级真空灭弧室研究开发的关键问题 (包括真空灭弧室绝缘设计、触头结构和触头间隙纵向磁场、触头材料、真空灭弧室与操动机构配合等 ) ,可为此类灭弧室和断路器研究开发提供参考     

AMF与TMF高频磁场特性仿真对比分析

真空灭弧室的灭弧性能与真空灭弧室触头的磁场特性密切相关,其中纵向磁场(AMF)灭弧技术与横向磁场(TMF)灭弧技术应用最为普遍。基于人工零点的高压直流真空断路器,引入高频震荡电流帮助开断,为了分析真空断路器开断高频电流情况下的磁场特性,文中建立了两种类型的触头结构进行有限元仿真,对比分析真空灭弧室磁场特性以及触头片涡流情况。结果表明:在高频电流开断情况下,横磁结构触头与纵磁结构触头相比有更好的磁场特性分布;触头片涡流是影响纵磁结构触头磁场特性恶劣的关键因素,而对横磁触头间隙磁场特性几乎没有影响。     

混合型直流真空断路器小间隙下的分断特性

混合型直流真空断路器技术是舰船电力系统短路保护的有效方式,其换流参数的优化设计取决于真空灭弧室的分断特性。利用可拆卸真空灭弧室,研究了直径为45 mm 的CuCr50平板触头在直流3~5 kA,燃弧时间约为50μs,触头开距约0.5 mm 的分断过程中,灭弧室电流下降过零变化率di/dt对电弧性能的影响。实验结果表明：di/dt>90 A/μs时,灭弧室电流过零后继续流通;di/dt<60 A/μs 时,灭弧室电流过零截止,电弧熄灭,可以为介质恢复过程创造近似零电压的恢复条件。实验条件下,经过约50μs的近似零电压恢复过程,真空间隙介电强度恢复到静态耐压水平,击穿电压幅值主要受触头表面状态的影响。实验结果可以用于指导低压混合型直流真空限流断路器的研发。     

用于252kV高电压真空灭弧室的触头材料

真空灭弧室一般采用CuCr材料.介绍目前真空灭弧室的触头材料采用添加第三种元素的技术,经特殊冶炼,从而很大程度地提高了触头的耐压性能,并具有大的开断能力和高熔点低截流的优点.     

固体绝缘开关设备大容量真空开断过程中触头屏蔽罩侧烧问题探析

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。为提高小型化固体柜的大容量开断能力,文中针对固体柜电流开断过程中的触头屏蔽罩侧烧问题展开研究,对母线导体在触头间隙产生的磁场电动力进行了理论计算,对母线导体磁场在触头间隙的分布特性进行了磁场仿真,最后提出了一种磁场屏蔽解决措施,并通过了试验验证。研究结果表明对于固体绝缘开关设备而言,在真空灭弧室内部设置导磁屏蔽罩可有助于减小电弧所受母线电动力的影响,是解决大容量真空开断过程中触头屏蔽罩侧烧的一项有力措施。     

混合型真空限流断路器短燃弧短间隙下的介质强度恢复试验研究

介质强度恢复特性是制定新型混合型真空限流断路器分断策略和设计其换流参数的重要参考依据。该文搭建了合成试验平台,对直径45mm平板CuCr50触头的真空灭弧室在直流20kA、短燃弧、运动短间隙下的介质强度恢复特性开展了试验研究。在触头以平均速度为3m/s分离的过程中,针对不同的燃弧时间,在电流以约为220A/μs的速率下降、强迫过零后的不同时刻施加上升率约为400V/μs的测试电压,以获得对应燃弧时间的介质强度恢复特性。研究结果表明:在100μs的燃弧时间内,触头间隙的介电强度均能以很快的速度恢复到静态耐压水平;燃弧时间增大到320μs时,触头间隙的介电强度很久不能恢复;燃弧时间继续增长,触头间隙是否被击穿具有不稳定性。由此得到了断路器的设计原则:在100μs的燃弧时间内,增大燃弧时间可使触头承压时的开距增加,提高真空灭弧室电流过零后的电压耐受裕度。     

铜铬触头材料再结晶过程的研究

一引言铜铬触头材料具有开断能力大，耐压高，抗电蚀和抗熔焊性好等优点，已被广泛应用于真空灭弧室中，铜铬触头作为真空灭弧室的关键部件，除了其它理化性能指标之外，还要求它具有高的电导率和适当的硬度；此外，在真空灭弧室的长期运行中，铜铬触头的显微组织结构及电导率和硬度会有一些变化，这与它在不同的温度条件下的再结晶有关。因此．有必要研究铜铬触头材料的再结晶过程，以便在生产中控制其电导率和硬度，以及更深刻地认识其在真空灭弧室里的运行机制。研究金属和合金的再结晶过程有多种方法，直接的方法有金相和电子显微术，X…     

真空灭弧室性能参数分析

分析了真空灭弧室的性能参数。详细分析了触头结构、真空度、真空电弧温度的影响、触头间隙的确定、屏蔽罩厚度以及真空灭弧室的并联运行。提出真空开关在低压电器领域将有广阔的发展前景。     

不同触头结构真空灭弧室分断能力的测量分析及应用前景

作者测量了不同触头结构中高压等级真空灭弧室的分断能力及弧压特性，并对各种触头的设计思想及熄弧原理进行了讨论，通过对比分析，指出将单极线圈式纵磁和多极线圈式纵磁头应用于国内中高压等级真空灭弧室的必要性。