摘要：六氟化硫(SF_(6))气体因其具有优良的绝缘与灭弧性能,现已广泛应用于电力设备中,但由于其具有强温室效应,随着全球变暖问题的日益严重,急需寻找能够替代SF_(6)的新型环保气体。其中,全氟异丁腈(C_(4)F_(7)N)具有优异的绝缘性能,有良好的工程应用前景,然而目前尚无针对C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体断路器的近区故障开断特性研究。文中针对126 k V/3 150 A/40 k A柱式C_(4)F_(7)N混合气体断路器的近区故障开断性能进行研究,对比了断路器充入C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体、CO_(2)/O_(2)混合气体和SF_(6)气体在不同电流过零时电流下降率(di/dt)下的近区故障开断性能。L90近区故障开断实验结果显示,在相同条件下SF_(6)气体表现出最佳的开断性能,能够在较宽的燃弧时间窗口内稳定开断实验电流。0.7 MPa的C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体和CO_(2)/O_(2)混合气体在di/dt=12 A/μs条件下的开断表现与0.5 MPa的SF_(6)气体在di/dt=20 A/μs条件下的开断表现接近。基于实验结果提出了灭弧室结构的改进方案,并进行了实验验证文中的研究为C_(4)F_(7)N混合气体断路器的开发与设计提供了参考。

摘要：快速断路器能够显著缩短开断时间,提高系统暂态稳定性,保证电力系统的安全稳定运行。为此提出快速断路器灭弧室结构设计方案,建立磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)电弧数学模型,计算不同燃弧时间的快速断路器开断过程气室压强、喷口气流速度和电弧温度变化趋势,对比分析气压特性、电弧电导、弧后电流等关键开断参量,综合评估快速断路器开断性能,确定样机设计方案。研究结果表明:分闸速度11.7m/s、超程33 mm、充气压强0.65 MPa的灭弧室设计方案,具备7 ms短燃弧、11.5 ms中燃弧和16 ms长燃弧开断能力。样机顺利通过了T100(a)开断试验,短燃弧时间为7.4 ms、中燃弧时间为10.8 ms、长燃弧时间为16.1 ms,验证了仿真计算的有效性。该550 kV快速断路器成功将开断时间缩减至25 ms以内,对提高电网稳定性、可靠性具有重大意义。

摘要：对某型12kV环网柜SF6负荷开关进行了电流开断实验,观察研究了开断过程中的电弧运动特性,通过高速摄影仪拍摄的图像揭示了电弧运动规律。根据实验结果的分析,对负荷开关做了相应的改进,之后又进行了实验对比验证,经实际测试证明了改进的合理性和有效性,为负荷开关的设计和优化提供了参考。

摘要：利用数值仿真,模拟了不同设计参数下膨胀室内气压、热通道截面上的热焓流率及轴向温度的变化,分析了膨胀室长度和喷管喉部长度对断路器开断性能的影响。基于对临界恢复电压上升率（RRRV）的研究,预测了不同灭弧室设计参数下断路器的开断能力。

摘要：针对电力系统短路电流水平不断升高的现象,开展420 kV/63 kA方案设计,建立420 kV/63 kA自能式灭弧室的电弧开断模型,针对近区故障导致断路器电弧难以熄灭的现象,进行420 kV/63 kA近区故障开断过程的仿真计算分析。针对不同形状膨胀室对灭弧室开断性能的影响进行了分析研究,为后续更高电压等级和电流水平的自能式灭弧室的设计奠定了基础。

摘要：内熔丝是高压电容器极间短路故障的重要保护措施,但是关于内熔丝分析计算目前还没有成熟的方法,内熔丝尺寸主要靠经验进行设计。为了得到电容器内熔丝的设计原则,开展了电容器元件击穿时的等值电路以及二阶电路理论分析,以特高压工程用BAM6.56-556-1W型电容器单元为例进行了计算、软件仿真和验证试验,得出了电容器元件击穿时流过击穿元件支路的暂态电流表达式和注入与击穿元件串联内熔丝能量的计算方法。利用该计算式得到的结果与EMTP-ATP软件仿真及试验结果一致,该成果解决了高压电容器单元用内熔丝能量计算和参数选择问题,研究成果可供内熔丝电容器设计参考。

摘要：CO2及其混合气体在替代SF6方面已表现出较大的应用潜力,研究其燃弧特性对于新型断路器的研发具有重要意义。为此设计了模拟直动式和压气式高压负荷开关的燃弧过程的实验装置,搭建了多参量综合测量的实验平台,针对CO2及其与C4–PFN、C5–PFK混合气体在拉弧以及喷口限制吹弧条件下的燃弧特性开展了实验研究,对燃弧过程中的电弧电压、电弧电流以及电流过零附近的零区特性进行了测量,并利用Mayr电弧模型,对比了不同燃弧实验中CO2及其与C4–PFN、C5–PFK混合气体的弧后击穿特性。研究发现:气吹作用对于小电流期间电弧的能量耗散有着极强的促进作用;在拉弧实验中,CO2气体的热开断性能大约为SF6的50%,C5–PFK–CO2混合气体的热开断性能约为SF6的75%,而C4–PFN–CO2混合气体则与SF6的热开断性能相当;在吹弧实验中,CO2、C5–PFK–CO2和C4–PFN–CO2混合气体的热开断能力分别大约为SF6的45%、68%和91%。

摘要：对于机械式直流真空断路器(direct current vacuum circuit break,DC VCB),需引入换流回路制造人工电流零点,以实现故障开断。以30 kV/8 kA直流断路器用换流回路为研究对象,计及换流电感、换流电容以及换流电容预充电电压的共同作用,采用快速非支配排序粒子群多目标优化算法(non-dominated particle swarm optimization,NSPSO),考虑弧后鞘层厚度和真空间隙击穿距离之间的竞争关系,以换流电容值和其预充电电压尽可能同时达到最小值为设计目标,对换流回路参数群组进行多目标设计,研究换流回路的拓扑设计与参数选取对换流频率、零区电流与电压变化率的作用与影响。研究表明,相较于传统粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)单目标优化仿真结果,采用此多目标设计有利于解决直流断路器开断性能与设计成本之间的矛盾关系。

摘要：SF_(6)气体因其温室效应受到众多限制,使用SF_(6)与N_(2)混合气体是实现GIS环保化的简便有效措施,已逐步应用于GIS等气体绝缘电力设备中。SF_(6)/N_(2)混合气体GIS隔离开关研制时,由于混合气体开断能力下降,母线转换电流开断能力成为限制条件,需要进行充分试验验证。大型试验站试验费用高、周期长,有必要搭建厂内小容量试验回路。文中开展SF_(6)/N_(2)混合气体GIS隔离开关小容量母线转换电流开断试验回路研制及试验。为便于在运设备改造,直接气体置换设计126 kV SF_(6)/N_(2)混合气体GIS隔离开关样机。参照GB/T1985—2014,基于一台温升变压器研制了厂内小容量GIS隔离开关母线转换电流开合试验回路,可开展转换电压30 V和100 V、转换电流1 600 A的母线转换电流开断试验,研究了混合比、气压、分闸速度对开断性能的影响,发现混合气体开断性能明显低于SF_(6),会造成燃弧时间增加,触头烧蚀加重,甚至开断失败;气压降低后燃弧时间会增加;分闸速度对开断影响较小。结合母线转换电流开断摸底试验结果,对混合气体GIS隔离开关触头结构改进,增加铜钨引弧触头,顺利通过了母线转换电流开合型式试验。

摘要：以额定电流63 A的微型断路器为研究对象,采用Ansys有限元分析软件,计算微型断路器螺线管脱扣器静特性和触头电动斥力,并在此基础上利用多体动力学仿真软件Adams对微型断路器建模仿真开断过程。分析了不同电流情况下电动斥力对微型断路器开断性能的影响。分析了推杆与脱扣杆的距离、动铁心与动触头的距离对微型断路器开断性能的影响,为微型断路器的设计提供一定的依据。