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基于辐射电磁波检测的断路器灭弧特性研究

基于辐射电磁波检测的断路器灭弧特性研究

作者：李芳义华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

断路器是电网系统中最重要的设备之一,肩负着保护与控制的双重任务。灭弧特性是断路器性能最重要的表征,其检测方法主要包括电寿命曲线法、接触电阻法及SF6微水测试。电寿命曲线法不能检测出灭弧室内部突发性故障,接触电阻法和SF6微水... 详细信息

断路器是电网系统中最重要的设备之一,肩负着保护与控制的双重任务。灭弧特性是断路器性能最重要的表征,其检测方法主要包括电寿命曲线法、接触电阻法及SF6微水测试。电寿命曲线法不能检测出灭弧室内部突发性故障,接触电阻法和SF6微水测试由于技术条件限制不能够实现带电测试,且只能反映断路器单项参数的劣化。针对现有方法的不足,本文提出了基于辐射电磁波信号检测断路器灭弧特性的方法,可方便简单地应用到现场带电检测断路器灭弧特性。本文搭建了模块化断路器实验平台,开展了模拟分合闸过程试验,研究了包括断口电压、动作速度、负载种类及烧蚀程度等因素对辐射电磁波信号的影响;在模拟试验基础上,开展了断路器真型试验,比较了断路器原始状态、开断三次短路电流及开断六次短路电流三种状态下分合闸过程辐射的电磁波信号之间的差异;最后,将辐射电磁波法应用到实际测试中,针对不同电压等级、不同型号、不同开断次数的断路器开展了现场带电分合闸测试工作,对其灭弧特性进行了评估。研究结果表明:断口电压越高、动作速度越慢、触头烧蚀越严重均会使得电磁波信号幅值增大,信号数量增加且持续时间变长;断路器开断电容负载比电阻负载辐射的信号幅值更大,数量更多;断路器经多次开断短路电流而灭弧性能降低时,灭弧室内部喷口存在烧损现象,动弧触头外径经烧蚀后分布不均,静弧触头被明显侵蚀,同时随着短路电流烧蚀次数的增加,断路器分合闸过程中灭弧室辐射信号的峰值及峰值数目均呈现增加趋势;实际测试表明辐射电磁波法测试结果与多种常规测试手段测试结果一致,且在实际测试中发现了一起断路器灭弧特性疑似劣化的案例,后期经静态回路电阻测试加以验证,最终解体发现其内部存在烧蚀情况。

关键词：断路器灭弧特性带电检测辐射电磁波

真空断路器讲座——第三讲真空开断的灭弧特性

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供用电 1995年第6期12卷 46-48页

作者：孙煦华东电管局

电流回路在真空电极间开断时亦产生电弧。维持真空电弧不是依靠气体分子游离,而是由触头电极蒸发出来的金属蒸汽来维持的,因而金属蒸汽的性质对弧柱特性有很大影响。真空电弧产生与发展的过程如下:真空电极开断电流时随着动触头开始向... 详细信息

电流回路在真空电极间开断时亦产生电弧。维持真空电弧不是依靠气体分子游离,而是由触头电极蒸发出来的金属蒸汽来维持的,因而金属蒸汽的性质对弧柱特性有很大影响。真空电弧产生与发展的过程如下:真空电极开断电流时随着动触头开始向分闸位置运动而使动、静触头之间的接触压力渐渐减小,触头表面的弹性变形逐步复原,微观表面的凹陷部分先行分离,电流自动向凸突表面接触部集中,这些凸突表面接触部电流密度不断增大,同时随着接触压力的减小而使接触电阻增大,流过电流时产生的温度足以使电极表面金属熔化,成为触头间高温液态金属桥,动触头继续向分闸位置移动,随着开距渐渐加大使这些金属桥最终被拉断,液态金属桥断裂时,爆炸式地产生金属蒸汽,在高温和强电场的作用下,电子从阴极逸出并游离金属蒸汽成电弧,

关键词：断路器真空断路器灭弧特性

静止SF6中磁吹电弧在环形电极上的运动和灭弧特性

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电瓷避雷器 1983年第2期 53-57页

作者： S.Zhang 陈小秦

一、导言对于空间伸展范围小的SF6全封闭组合电器的过电压保护,用装在设备外两架空线首端的普通避雷器就行了。但是,由于普通避雷器的保护范围有限,对空间伸展大的SF6全封闭组合电器来说,则有必要把避雷器装在设备里面。在这种情况下,... 详细信息

一、导言对于空间伸展范围小的SF6全封闭组合电器的过电压保护,用装在设备外两架空线首端的普通避雷器就行了。但是,由于普通避雷器的保护范围有限,对空间伸展大的SF6全封闭组合电器来说,则有必要把避雷器装在设备里面。在这种情况下,传统的充N2避雷器存在着一些缺点。一个可行的替换办法是使用具有SF6灭弧间隙的避雷器。为此,有必要详细地了解静止SF6中电弧的运动和灭弧特性。

关键词：环形电极旋转电弧电弧电流电弧运动速度磁吹同心电极恢复电压灭弧特性

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无弧有载分接开关的研究

高电压技术 2004年第4期30卷 49-51页

作者：赵刚施围西安交通大学电气工程学院西安710049

试验研究了晶闸管与机械开关相结合的变压器无弧有载分接开关的灭弧特性 ,结果证明这种开关一般不能可靠灭弧且结构较复杂 ,为此提出了一种通过门极控制开关触发晶闸管的新方案 ,低压模拟试验证明该方案灭弧效果好 ,电气结构简单 ,是无... 详细信息

试验研究了晶闸管与机械开关相结合的变压器无弧有载分接开关的灭弧特性 ,结果证明这种开关一般不能可靠灭弧且结构较复杂 ,为此提出了一种通过门极控制开关触发晶闸管的新方案 ,低压模拟试验证明该方案灭弧效果好 ,电气结构简单 ,是无弧有载分接开关的最佳方案。

关键词：调压变压器无弧有载分接开关试验灭弧特性电弧电流电气结构

C_(4)F_(7)N环保气体性能分析及其在环网柜中的应用展望

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浙江电力 2022年第1期41卷 1-9页

作者：朱金华谢成邵先军刘家齐马德英国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014 国网浙江省电力有限公司杭州310007 国网河南省电力公司电力科学研究院郑州450000

C_(4)F_(7)N因其优异的绝缘和环保特性成为最有潜力替代SF_(6)气体的绝缘介质。分析阐述了C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体的基础绝缘性能和在负荷开关中的灭弧性能,总结了不同电场类型、气压、混合比、氧气含量对C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气... 详细信息

C_(4)F_(7)N因其优异的绝缘和环保特性成为最有潜力替代SF_(6)气体的绝缘介质。分析阐述了C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体的基础绝缘性能和在负荷开关中的灭弧性能,总结了不同电场类型、气压、混合比、氧气含量对C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体基础绝缘性能的影响,分析了不同配比的C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体在压气式、去离子栅式和磁吹式等3种不同灭弧结构负荷开关上的燃弧特性。研究结论为C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体作为绝缘和灭弧介质应用于环网柜提供了参考。最后,在现有的研究基础上提出未来C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体应用于环网柜中的研究方向,一是对现有的开关结构和混合气体配比进一步优化,二是重点关注C_(4)F_(7)N混合气体灭弧后分解气体的生物安全性。

关键词： C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体环保气体绝缘特性灭弧特性

330kV和750kV地线导弧间隙放电和灭弧性能研究

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电瓷避雷器 2013年第1期 89-93页

作者：刘强郭洁解秀余张汇博西安交通大学电气工程学院西安710049 陕西电力科学研究院西安71004

由于地线导弧间隙在运行中存在放电分散性大,灭弧能力随机性强等问题,为了优化和改善330 kV和750 kV输电线路架空地线导弧间隙的放电特性和灭弧性能,对目前工程上使用的不同类型的地线导弧间隙进行了工频放电电压特性、雷电冲击伏秒特... 详细信息

由于地线导弧间隙在运行中存在放电分散性大,灭弧能力随机性强等问题,为了优化和改善330 kV和750 kV输电线路架空地线导弧间隙的放电特性和灭弧性能,对目前工程上使用的不同类型的地线导弧间隙进行了工频放电电压特性、雷电冲击伏秒特性和操作冲击伏秒特性试验以及灭弧性能试验研究。结果表明,在330 kV和750 kV系统中使用的间隙距离下,导弧间隙满足在工频过电压和操作过电压下不放电而在雷电过电压下可靠放电的要求;灭弧性能试验表明电流幅值过小或过大均会使导弧间隙灭弧时间变长,重燃率增加。综合考虑放电和灭弧特性,实际运行中建议优先选择悬垂式导弧间隙。

关键词：地线导弧间隙放电特性伏秒特性灭弧特性

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低压电器中关键参数仿真设计的研究

电器与能效管理技术 2016年第1期 8-13页

作者：纽春萍孙昊杨飞吴翊西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

总结了低压电器产品设计中的关键参数。针对低压电器中的稳态发热特性、短时大电流情况下动热稳定性、脱扣系统动力学特性以及灭弧特性,分别详细介绍了目前可以实现的仿真方法。前三者所采用的方法包括基于有限元分析的热电耦合、电磁... 详细信息

总结了低压电器产品设计中的关键参数。针对低压电器中的稳态发热特性、短时大电流情况下动热稳定性、脱扣系统动力学特性以及灭弧特性,分别详细介绍了目前可以实现的仿真方法。前三者所采用的方法包括基于有限元分析的热电耦合、电磁耦合、热电磁耦合、热结构耦合等多种不同种类的耦合场计算。针对灭弧特性采用了基于有限体积法的磁流体动力学计算,并展示了对应的仿真计算结果。通过对关键参数设计方法的总结,展示了目前为止可以实现的整套低压电器设计的方法,为低压电器产品的研发、设计以及产品优化提供了全面的理论体系。

关键词：低压电器稳态发热短时大电流动热稳定性动力学特性灭弧特性