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环境友好型输电等级真空开断理论与技术
来源:本站 点击数:3311次 更新时间:2013/10/18 16:20:17
 

西安交通大学 联系人 刘志远教授:13201736725

  研究背景

n真空开关目前在12kV~40.5kV的中压配电开关设备中占优势地位,而在72.5kV~1100kV的高压输电等级开关设备中,广泛使用的是SF6开关设备。

n由于SF6气体的强温室效应,发展输电等级真空开关成为当前电力开关行业急迫解决的问题。

 

关键技术及创新点

(1)针对输电等级真空断路器的绝缘问题,在国际上首次实验研究了触头开距在10~50mm范围内真空灭弧室标准雷电冲击电压击穿特性及触头参数的影响,发现了击穿电压进入饱和区的程度远小于预期,得到了触头倒角、粗糙度、直径等对真空绝缘的影响,为输电等级真空断路器的实现奠定了理论基础。

(2) 针对输电等级真空断路器的大电流真空分断问题,提出了一种新型的用于126kV单断口真空断路器的三分之二匝纵磁触头,得到了当纵磁强度在6.0~8.5mT/kA范围内时可以在T100a方式下成功开断40kA rms的短路电流,发现了阳极斑点临界电流与触头立体角和外施纵向磁场强度呈线性递增关系。


126kV真空断路器开断磁场阳极斑点临界电流与立体角的关系阳极斑点临界电流与纵向磁场的关系

(3) 针对输电等级真空断路器的真空分断弧后介质恢复问题,建立了基于纳秒级高压脉冲电源真空断路器弧后介质恢复测试平台,发现了开断扩散态小电流弧后自由介质恢复特性存在阶跃现象。

开断扩散态小电流弧后介质恢复特性的阶跃现象

(4)针对输电等级真空断路器分、合闸操作问题,提出了一种以平衡高压真空断路器预击穿与弹跳产生的动熔焊时间为目标优化合闸速度的方法,并提出了一种基于真空电弧阳极模式设计真空断路器分闸特性的方法,在以上研究的基础上设计出了用于126kV真空断路器的弹簧操动机构和新型永磁操动机构。

动熔焊时间与预击穿合闸速度的关系真空电弧阳极模式新型永磁机构结构图

(5)针对输电等级真空断路器额定电流的提高问题,提出了通过减小导电部件电阻以提升额定电流的技术,提出了新型三分之二匝纵磁触头结构,并通过热分析得到了满足真空断路器温升要求的各零部件优化尺寸。

 


126kV真空断路器温升仿真结果一种新型的三分之二匝纵磁触头导杆直径的热分析结果

利用上述成果,研制出具有自主知识产权的126kV252kV等输电等级真空灭弧室,及126kV/2500A/40kA单断口真空断路器,并已通过型式试验。

 


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