【摘要】：隨著我國電力系統(tǒng)的快速發(fā)展,電網電壓容量的提升對高壓電氣設備的安全可靠性提出更大的挑戰(zhàn)。在高壓斷路器領域,鑒于SF_6氣體對環(huán)境的危害不容忽視,目前SF_6斷路器已被限制使用。雙斷口真空斷路器因其串聯真空短間隙具有較強滅弧和絕緣能力的優(yōu)勢,已成為國內外研究的熱點。由于真空電弧的特性對真空斷路器(VCB)的性能起到關鍵作用,所以研究雙斷口真空斷路器串聯電弧的特性是關鍵。當開斷故障電流時,串聯電弧會在不同的斷口處產生相應的磁場。如果磁場足夠強或者兩個斷口距離較近,則一個斷口處的磁場會對另一個斷口處的電弧產生影響。通過對雙斷口真空斷路器相互間磁場的分析,發(fā)現雙斷口真空斷路器磁場偏離觸頭中心位置,即存在偏磁場(BMF)的影響。偏磁場會導致磁偏弧的出現,并造成觸頭表面局部燒蝕、開斷性能發(fā)生變化等。通過對磁偏弧特性的研究,可為緊湊型雙斷口真空斷路器設計提供參考依據。本文首先介紹了偏磁場下的磁偏弧影響機理。結合真空電弧的特點,分析了真空電弧分別在橫磁觸頭和縱磁觸頭下的作用機理。在此基礎討論了TMF分別與擴散型真空電弧和弧柱型真空電弧的作用機理。理論分析表明,TMF作用于擴散型真空電弧時,真空電弧等離子體主要表現為霍爾電場的作用,而TMF作用于弧柱型真空電弧時,真空電弧等離子體主要受安培力的作用。然后,利用Ansoft Maxwell軟件對雙斷口真空斷路器串聯電弧進行電磁場仿真研究。分析了不同結構觸頭下磁場的分布及大小,建立了不同布置方式下的雙斷口真空斷路器模型。利用理論建立的模型仿真計算了不同斷口距離下偏磁場的分布及大小,得到了雙斷口真空斷路器滅弧室的最佳布置方式為U型。為研究磁屏蔽措施對雙斷口真空斷路器串聯電弧的影響,通過施加磁屏蔽罩,得到了雙斷口真空斷路器在磁屏蔽罩下的磁場分布,并與不加屏蔽措施的磁場結果進行了對比分析。仿真結果表明,安裝了磁屏蔽罩的雙斷口真空斷路器電弧區(qū)域磁場分布均勻,具有磁屏蔽效果。最后,根據仿真計算得到的偏磁場結果,進行磁偏弧試驗驗證。試驗通過單個真空電弧與由亥姆霍茲線圈產生的橫向磁場的相互作用來簡化雙斷口真空斷路器串聯真空電弧之間的相互作用,即模擬偏磁場對串聯電弧的影響。同時,隨著偏磁場大小的變化,利用高速CMOS相機拍攝不同磁場觸頭下真空電弧等離子體的發(fā)展過程。試驗結果表明,偏磁場會使電弧電壓增大,電弧變得不穩(wěn)定。當偏磁場變強時,電弧電壓增加,電弧變得更不穩(wěn)定。另外,對于不同結構的觸頭,在相同的偏磁場下電弧的發(fā)展過程和影響程度是不同的。對于萬字形橫磁觸頭或足夠強的偏磁場來說,金屬濺射明顯,陽極燒蝕嚴重。對于杯狀縱磁接觸來說,偏磁場對雙斷口真空斷路器中串聯電弧等離子體的影響小于萬字形橫磁觸頭。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM561.2

【參考文獻】

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本文編號：2608831