戶外高壓真空斷路器與電弧特性的基本研究有哪些？通過(guò)疊加高頻反相電流來(lái)迫使故障電流過(guò)零的方法可使真空斷路器快速開(kāi)斷故障電流。同時(shí)，也對(duì)真空電弧特點(diǎn)及其滅弧室的開(kāi)斷能力進(jìn)行了研究。通過(guò)分析不同故障電流時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)過(guò)載轉(zhuǎn)矩的情況來(lái)確定戶外高壓真空斷路器所必須具備的特性。真空電弧特性的基本試驗(yàn)及其開(kāi)斷能力是檢驗(yàn)真空電弧是否可用于高速開(kāi)斷真空斷路器的手段。
戶外高壓真空斷路器被廣泛應(yīng)用于供配電系統(tǒng)中。它們通過(guò)減少?gòu)墓收习l(fā)生到故障電流成功開(kāi)斷的持續(xù)時(shí)間為帶重要負(fù)荷電力系統(tǒng)設(shè)備提供了良好的保護(hù)性能。傳統(tǒng)的斷路器開(kāi)斷故障電流從故障發(fā)生時(shí)刻起需要幾個(gè)工頻周期的時(shí)間，目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一個(gè)周期之內(nèi)開(kāi)斷故障電流的真空斷路器，這種斷路器的滅弧室能在一個(gè)工頻周期內(nèi)開(kāi)斷故障電流。一個(gè)工頻周期內(nèi)開(kāi)斷的真空斷路器是汽輪機(jī)保護(hù)的良好方案，但我們認(rèn)為，其性能還不是足夠好，需要在更短的時(shí)間內(nèi)完成故障開(kāi)斷。
通過(guò)在故障電流中疊加高頻電流來(lái)減少故障的持續(xù)時(shí)間是減少故障時(shí)間的一種方法，疊加的高頻電流與故障電流的方向相反。在燃弧時(shí)間較短的情況下，通過(guò)反響疊加高頻電流來(lái)開(kāi)斷大故障電流時(shí)的電弧特點(diǎn)及開(kāi)斷能力還難以清楚地確定。
首先，我們研究了在私營(yíng)電廠運(yùn)行的一種高速真空斷路器的高速開(kāi)斷效果，電廠采用了汽輪發(fā)電機(jī)并與工頻電網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的機(jī)械連接系統(tǒng)可能被損壞。我們估算了在不同故障電流情況下的汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩大小，計(jì)算結(jié)果顯示：若采用疊加反向電流來(lái)限制故障持續(xù)時(shí)間，高速真空斷路器比傳統(tǒng)斷路器對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)有更好的保護(hù)效果。
然后，通過(guò)合成試驗(yàn)電路的方法對(duì)真空電弧和其開(kāi)斷能力進(jìn)行了試驗(yàn)觀察和驗(yàn)證試驗(yàn)。特別是當(dāng)電弧燃燒時(shí)間很短時(shí)，確定這種電弧是否滿足高速真空斷路器的要求。這種測(cè)試電路由真空斷路器、操動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶有開(kāi)關(guān)、電容器和電抗器的高頻電流源組成。真空滅弧室是由銅烙制作觸頭和縱向磁場(chǎng)電極構(gòu)成。這中滅弧室因其高開(kāi)斷能力而著稱。在縱向磁場(chǎng)電極中，真空電弧弧柱與縱向磁場(chǎng)平行。改變高頻電流源中電容器和電抗器的值來(lái)計(jì)算在電流開(kāi)斷時(shí)電流變化率對(duì)開(kāi)斷性能的影響。
試驗(yàn)結(jié)果展示了戶外高壓真空斷路器的電弧特性和開(kāi)斷能力。在觸頭分開(kāi)的瞬間電弧被點(diǎn)燃并集中在燃燒點(diǎn)。觸頭分開(kāi)后的幾個(gè)毫秒內(nèi)，電弧被縱向磁場(chǎng)擴(kuò)散。滅弧限制電流隨著電流變化率的增加而逐步減少。電弧時(shí)間減少的同時(shí)，開(kāi)斷限制也在減少。
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