摘要：现有熔断器中的高速开断器通常采用炸药爆轰产生的冲击波来进行爆破驱动,炸药在实际应用中存在破坏力强、噪声大、价格昂贵等缺陷,且炸药型开断器结构设计复杂、体积大、质量重。该文针对炸药型开断器存在的问题,设计采用燃烧做功的火药辅助分断配合橡胶过盈柔性灭弧室的新型开断器方案。进行新型开断器的火药做功过程的数学建模及求解,开展新型开断器的分断测速试验和介质恢复试验。试验表明,火药辅助分断式开断器刚分时间为144μs,开断平均速度可达18.5m/s,且通过加装橡胶过盈柔性灭弧室,开断器电弧在运动栅片与灭弧室内的橡胶垫片挤压能迅速建立82.4V的弧压,经过10μs完成电流峰值为10kA的换流,经过60μs的介质恢复时间,能够承受1821V过电压。该文所设计的火药辅助分断式开断器相对原炸药式开断器,体积约为其1/10,质量约为其1/40。同时,单发火药的售价约为炸药的1%,开断过程仅产生轻微的声响。该文提出的改进设计实现了结构简单、体积小巧、质量轻、噪声小、经济性好的设计要求。

摘要：现有限流熔断器中的高速开断器通常采用炸药爆炸产生的冲击力驱动进行分断,炸药在实际应用中存在易分解、不耐高温和安全性低等缺陷。该文针对炸药型开断器存在的问题,设计了一种采用电磁斥力机构和绝缘窄缝灭弧室的新型开断器,并基于该开断器提出了一种电弧触发器外置的混合型限流熔断器方案。开展了额定直流640 V/2 kA限流熔断器设计,进行了新型开断器的分断测速试验和介质恢复试验及其高速摄像。试验表明,电磁斥力机构驱动的绝缘栅片可在200 s内将银片顶断起弧换流,且通过加装绝缘窄缝灭弧室,开断器电弧在灭弧室中受到绝缘器壁的冷却而快速熄灭,在燃弧能量为8.2 J的情况下,经过180 s的介质恢复时间,能够承受1.5 kV电压,其介质恢复强度要明显好于没有灭弧室的情况。为了进一步减小开断器上的燃弧能量以提高其介质恢复强度,该文又提出了一种电弧触发器内置的改进混合型限流熔断器方案,开展了该方案的介质恢复试验和温升试验,结果表明开断器所需的介质恢复时间得到进一步缩短,可在100 s的介质恢复时间后承受1.5kV电压,该方案的介质恢复特性和温升特性可以较好的满足实际系统要求。

摘要：讨论了真空短间隙及其对应的短燃弧时间对相控真空开关介质恢复特性的影响,应用金属蒸汽密度模型和不同的间隙边界条件,得到燃弧时间与电极表面温度、金属蒸汽密度的关系.进行开断试验得到工业真空开关(12kV,25kA)开断额定短路电流不发生重燃对应的临界燃弧时间为2.5ms,临界开距为3.2mm,为相控真空断路器的控制系统设计提供了理论和实验依据.

摘要：直流真空断路器采用人工过零的方式实现故障开断,是当前直流系统兼具经济性与可靠性的控保方式之一,其弧后介质恢复特性是判定故障开断成功与否的关键条件。为探究直流真空断路器电磁与机电参数耦合作用下介质恢复特性的影响因素,本文基于连续过渡模型、能量守恒定律和电荷守恒定律,建立了零区带电粒子数密度计算模型,研究了触头型面参数和零前电流下降率影响下的零区带电粒子数密度分布;通过搭建12 kV直流真空断路器配永磁斥力机构运动特性测试平台,实验测得机构位移–时间特性曲线,研究了短路开断电流、零前电流下降率和换流投入时刻影响下的零区极间距分布。在此基础上,基于漂移扩散方程、Maxwell–Stefan方程和泊松方程,建立了弧后鞘层发展模型,以求得电磁与机电参数影响下的电场强度最大值;并与零区金属蒸气压和短路开断电流影响下的临界击穿电场强度对比分析,进而评估不同换流投入时刻、零前电流下降率、暂态电压上升率、触头直径下的弧后介质恢复强度。此外,求得了直流真空断路器可靠开断时零前电流下降率和换流投入时刻的极限安全域,以及电磁与机电参数耦合作用下的最小安全间隙与开断电流极限,为设计满足可靠开断要求的直流真空断路器灭弧系统结构参数与换流参数群组提供解决方案。

摘要：应用于大电流、高di/dt分断环境的直流真空断路器,以绝缘恢复为主要特征的弧后暂态过程直接影响其分断特性。在鞘层发展过程中,弧后阴极表面电场强度及功率密度是引起电弧重燃的两种因素,为探究熄弧后真空断路器恢复电压变化规律,该文首先从提升弧后介质恢复能力的角度出发,在燃弧电流峰值约23kA、熄弧电流变化率约300A/μs的等级上先后开展不同试验方案,并在连续过渡型鞘层数学建模基础上做出一定修缮,引入触头开距动态变化过程和电弧有效直径变量,依据改进后电弧模型指导换流回路参数设计。最后将PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真与分断试验现象进行等价对比分析,显示试验过程中真空断路器弧后电弧重燃趋势与仿真结果较为贴合,且通过仿真结果可判定重击穿的类别,从而验证了改进后真空断路器弧后电磁暂态建模的精确性。

摘要：论述了基于真空灭弧室和SF6灭弧室串联的混合断路器开断能力提高的原理,分析了混合断路器两灭弧室的介质恢复过程。结合混合断路器开断能力提高的机理提出了混合断路器对其操动控制机构的要求,设计了一种基于真空灭弧室与SF6灭弧室串联的光控模块式混合断路器实验模型。实验模型能满足分析混合断路器中真空灭弧室与SF6灭弧室在不同时刻协同动作开断容量增益特性的要求,其协同动作时间分散性在微秒级。实验对比了SF6断路器与基于相同SF6灭弧室串联真空灭弧室的混合断路器短路电流开断能力,证明在不增加SF6气体使用量的前提下,混合断路器具有比SF6断路器更加优越的开断能力。

摘要：介绍了以PIC系列微控制器为核心搭建试验装置,在电弧电流熄灭后的100μs内,控制高压脉冲电源输出连续亚μs级高压脉冲;测试开关电器的弧后介质恢复特性。试验结果证明该装置能满足设计要求。

摘要：介绍了一种能在小开距下分断高上升率短路电流的方法,并就其真空介质恢复特性展开试验研究。设计了等效真空介质恢复试验方案,从燃弧能量与零电压恢复时间两方面对真空介质恢复过程进行分析,得到直流真空断路器短路分断控制方法的设计依据。研制了额定1 000V/800A直流真空断路器试验样机,可在小于1ms内成功分断上升率约为20A/μs的短路电流,并将电流峰值限制在8kA以内。试验结果证明了所提出的小开距下分断高上升率短路电流的方法有效、可行。

摘要：通过设计的试验电路,研究了零电压型混合式限流装置换流过程中的燃弧能量及开距长度对于介质恢复时间的影响,对临界击穿电压值函数内的参数进行了拟合,得到了一些规律性结论。

摘要：断路器弧后介质恢复特性的准确测量,能为其开断性能研究和自身优化设计提供依据。基于现有断路器弧后介质恢复特性测量装置及方法,大多采用单点测量或脉冲能量不可控的多点测量方法,难以避免开断过程燃弧的随机性对介质恢复特性或外施脉冲电压对弧后介质恢复特性的影响,缺乏单脉冲能量可控的多点测试技术及装置。提出了一种新型纳秒弧后介质恢复特性测量方法,制作了纳秒脉冲弧后介质恢复强度测量装置,实现了前沿80 ns、脉宽230 ns、幅值最高10 kV、频率最高500 kHz、单脉冲能量最大8 mJ的探测脉冲的输出。经开断实验,验证了装置的可行性,为低压电器介质恢复测量提供了一种更加精确、过程可控的定量分析手段。