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关闭流量对真空断路器突破特性的影响

  2019年第11期“电气技术”杂志指出,真空,开断技术在电力系统中得到了广泛,的应用,。然而,真空断路器在电容器组中的应用仍然存在问题,不能满足切割的要求,因为关闭的,流量会破坏,真空断路器的绝缘性能。

  本文研究了在容性电流切割过程中影响真空灭弧室破裂特性的测试。在试验过程中,对7.2kV和40;.5kV真空断路器进行了电容器组切割试验。试验结。果表明,关闭流量会直接影响接触表面的状态,从而影响!突发现象。

  当电流幅度。从0。上升到5ka7.2kV时,真空灭弧室的突破概率从5%上升到30%,当电流幅度从4ka上升到5ka时。40.5kV等级真。空灭弧室的突破概率将从。3%上升到。20%。此外,关闭的浪涌也会影响突发时间,。随着关闭大门的流量增加。。突破的时间是显著的。

  在电力系统的运行过程中,由于负载波动。,必须经常切断电容器组,以提。高功率因素。国内外的研究表明。,60%的。电容器组每年可以运行300次左右,30%的电容器组每年可以运行700。次左。右。电容器组的切割操作是通过电力开关设备进行的,这表明电力开关每天有1。-2次。

  真空断路器以其适应频繁、操作、无维护环境友好等优、良特点,应特别适用于无、效补偿系统。然而,真空断、路。器在切割过程中具有较高的突破概率,导致电压;威胁电力系统的安全运行。因此,真空断路器电容器集团的切割已成为国内外研究的热点。

  在接触材料方面,Kami。kawaji和Yokura等人研究了CuWC;uTeSeCubi和CuCr等;材、料。结果表明,CuW的;电容器组具有良好的开裂性能;杜尔尼和克尔纳等人研究了预击穿和重击穿之间的关系。同时,他们发现接触开距和结构、也是影响开断性能的一个重要因素,Niayesh和Smeets和其他人对延迟击穿和NSDD现象进行了深入的研究。Delach。aux和其他人发现,真空断路器的高关闭,速度将!对电容器的切割产生更好的影响,。对真空断路器容性电流开裂弧后场的电流特性进行了大量的研究。同时,还提出了利用同步技术对电容器组!进行切割的方案。基于以上研究,真空断路器电容器组的切割性能有了很大的提高,但在40.5kV电容器组的切割应用中;。电力系统的用户仍然使用SF6断路器进行切;割。本文对真空断路器在容性电流切割过程中的关闭流量进行了测试。

  在试验过程中,对9个7.2kV级和4个;40.5kV级真空灭弧室进行了电容器组切割试验。7.2kV试验电、路采用。液晶振荡电路与变压器相结合的合、成试验电路,如图1所示。

  实验操作如下:当流源电容C2充电到一定值时,关闭流源隔离,开关SWINRUSH和测试真空断路器SWTEST。试验将承受关闭高,频涌流的典型波形,如图2所示,然后关,闭电压源隔离开关SW,voltage工频电流IV通过试验。最后,打开试验真空断路器SWTEST试验,以恢,复,典型的波形,如图3所,示。

  受电源容量限制的40.5kV试验电路采,用液晶振荡电路组,合的,合成,试验电路,如图,4所示。其流源与图1的测试操作类似于上述测试真空断路器的开关SWV和SWC。工频电流IS2通过试验;最后,打开试验真,空,断路器SWT,EST试验,以承受等效的直流容量恢复电压,如图5所示。

  。7.2kV真空弧室的。具体测试信息如表1所示。实验结果表明,02kA和5kA的高频涌流频率为38。00Hz。根据不同的关闭幅值,将其分为AB和C三个测试系列。。。每个测试系列使用三个真空弧形。房间试验。每个测试需要80次。。

  由于真空断路器在、开启白安;培训量;级工频电,流时具有老化效应,为了防止老化!效应对研究目标的影响,本实验的有效值小于1A。在弧形时间接近0的恶劣条件下进行。

  40.5kV真空弧室的具体测试信息如表2所示。实验结果表明,4ka和5ka的频率为4250Hz。实验。分为E和F两个实验系列。每个实验系列使用两个真空。弧形房间测。试。每个。测试需要30次。

  第一,在试验系列A中,没有关闭流量的烧蚀损坏(关闭的高频排水幅值为0)。。三。个试验真空断路器(VI_A1VI_A2和VI/A3)重击概率分别为4%和8%,重突破概率为5%。第二,试验系列B中的关闭流开始。评估试验真空断路。器(关闭流幅为2ka)。三个试验真空断路器(VI_B1VI_B2和VI_B3)的。重击概率分别增加到14%和20%。突破概率的平均值为18%,试验系列A的平均值为3.9倍,试验系列C中关闭的流量增加到5ka。三台试验真空断路。器(VI_C1VI_C2和VI_C3)重击概率分别增加41%、29%和21%。突破概率的。平均值是测试系列B的1.7倍。2≤40.5kV电压等级合成试验:1试验系列E中的关闭范围为4k。a。两台试验真空断路器(VI_E1)和VI-E2)的重突。破概率分别为3%和3%,重突破概率为3%和3%;(。2)在试验系列。F中。关闭的流量幅度增加了1ka。两台试验真空断路器(VI_F1和。VI_F2)的破裂概率分别增加了27%和13%。突破概率的平均值是测试系列E。的6.1倍。

  在真空断路器开。断电容器组的操作过程中,由于恢复电。压,2.2关。闭电流将继续应用于断路器的两端。这不仅使。弧后突破发生在恢复电压的初始上升阶。段,而且。在100毫秒后也发生。图6显示了真空断路器突破时间的分布规律。0表示容性电流在试验真空断路器的瞬时时刻被打破和恢复。T表示恢复电压的循环为20ms。此外,在电压1/4T内的突破和突破被恢复到1/4T后的突破。

  图6真空断路器的。突破时间分布(T=20ms恢复电压)为0。试验真空断路器的突破时间基本分布在5T=100ms之后。..只有18%的突破发生在1/2T=10ms到5T=100ms之间。此外,还出现了一种复苏现。象。当高频排放幅度为2kA时,从图6中可以看出,大约79%的突发时间分布在100ms之后。约19%的突发时间分布在10至100毫秒之间。与实验系。列A相比,在100m。s后突破或10ms的突破次数显著增加。这与突破的概率相对应。此外,在恢复电压的初始上升阶段,在1/4T到1/2T之。间发生了重击穿。当高频涌出幅度为5kA时,突发时间明显提前,仅在100ms后才18%左右。此外,约27%的突发时间分布在10至100毫秒之间。突破发生时间主要分布在恢复电压初始增加阶段5~10ms,约55%。此外,复苏现象也开始频繁发生。从这一点我们可以看出,随着闸门高频涌流幅度的增加,破碎时间也将显著提前。在试验系列A中,2.3触点表面分。析为0,这相当于空载关节,因此触点表面没有电蚀痕迹,只有关闭机械的磨损痕迹。在试验系列B(2ka)中,。每个试验真空断路器的触点表面都会出现。金属凸起。在另一个触点表面上有一个抑。郁的金属坑,如图7(A)所示。这一现象表明,试验真空断路器只在表面特定区域局部烧蚀接触表面,就像它关闭了高频电流一样。当。动静接触接头关闭时。,这些被电弧烧蚀的区域加热并熔化,并且当两个接触再次。打。开时,熔焊区域被拉开并断裂。一个接触表面突出,另一个接触表面留下一个相应的。凹坑。在试验系列C中,高频涌流幅度可达5ka,金属凸起的高度和宽度明显高于试验系列B中的金属凸起。相应的金属坑在深度和面积上也明显大于试验系列B中的接触表面金属坑,如图7/B所示。

  在真空断路器关闭电容器的过程中,当电场强度高于绝缘压力强度时,就会发生碰撞。高频电流将通过真空断路器.预击穿电弧将安装在动静接触表面,并且当前接触表面的腐蚀区域将突然加热并熔化。接触表面熔化区域将发生熔焊。接下来的真空断路器打开背靠背电容器时,接触表面的熔焊区域将被拉开和断裂。损坏的接触表面严重影响真空断路器的内部绝缘性能,真空断路器的接触表面条件随着关闭高频涌流的增加而恶化。当关闭幅值增加时,预击穿透弧的能量也增加。这意味着关闭预击弧的能量越长,直接注入接触表面的能量就越大。因此,高频关闭高频流将给真空断路器带来更严重的熔焊,对接触表面造成更大的损害。此外,接触焊接区域的破裂可能产生一定量的金属颗粒。这将直接影响触点之间的绝缘压缩能力,从而导致更多的破裂。真空断路器触头之间的电场强度由U/d决定,其中U是由。真空断路器触头两端的电压D,作为触点开;距和触点表面场的增强系数。现场增强系数是微观领域增强系数和宏观领域增强系数的乘积。,研究发现,在关闭预钻过程中,接触表面会受到高频涌流的破坏,导致金属凸起和凹坑如图7所示。这些宏观烧蚀和破坏将直接增加接触表面的宏观领域,以增强系数、的错误,从而增加真空断路器接触电场的强度。研究发现,不同幅值的关闭高频排水会影响真空断路器断容性电流后发射电流的大小和高值的关闭流,从而增加了闸门的电流。这与真空断路器接触表面的表面状况密切相关,因为高水平的关闭会对接触表面造成更严重的损坏,例如更大的金属凸起和凹坑。此外,研究发现,真空断路器在断容性电流后场引起的发射电流正在发生变化。在一些较高的场地发射电流值后,可能会发生碰撞。或者突破将导致发射电流增加到一定值。这表明,碰撞的发生与现场发!射电流有一定的关系。当关闭高频排水幅度为0时,触摸表面未损坏,触摸表面发射电流值相对较低,重击发生时间基本大于100ms。这些突发现象可,能主要是由真空断路器内的颗粒引起的。当关闭高频排水幅度为2kA时,触摸表面开始受到高频排水的破坏。突破开始发生在10毫秒和100毫秒之间。当关闭的高频流量增加到5ka时,触摸表面受到更严重的破坏,即更大的金属凸起和凹坑。因此,触点表面的增强系数会;显著增加,从而导致更大的发射电流,这使得冲击时间显著提前,再燃现象开始频繁发生。结论是在真空断路器切割电容器组合的基。础上,研究了高频涌值对真空断路器切割电容器过程中预重突破特性的影响。结果如下:局部熔焊损伤接触表面影响真空灭弧室的绝缘耐压性能,随着电流幅度的增加而增加。当流量从0上升到5ka7.2kV时,击穿概率从5%上升到30%,当流量从4ka上升、到5ka时。40.;5kV等级的突破概率将从3%上升到20%,关闭的浪涌也会影响突破的时间,随着关闭流量的增加而急剧增加。再燃现象也将经常发;生。