LW3-12IG/630-16高压断路器樊高

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1、光伏发电系统结构  本文在研究时采用的光伏发电系统等效框图如图1 所示。其中太阳能电池板用于将太阳辐射的能量转化为直流电势，其具体参数及非线性特性等由生产商提供。直流电势须经由DC/DC升压模块以
及DC/AC 逆变器转换为合适的交流电力输送给电气网络。图中的LC 滤波器主要作用是用于限制逆变器得到的交流电中的谐波失真等非线性干扰。  真空断路器利用真空作为灭弧介质以及灭弧后触头间的绝缘介质，得益于其高真空环境，触头间的介电常数是标准大气压下的十倍以上，因此其电流截断能力也远强于普通断路器。然而正因其较强的电流截断能力，真空断路器在操作时易产生较高的过电压，当电路中存在电机、变压器、
电抗器等高电感元件时，容易在这些元件两端形成瞬态高压，损坏电路。随着城市化进程的加速，大型生活小区的形成以及工业生产的集团化和规模化，为提高供电质量，减少线路损耗，需要高压送电直接进入市区的负荷中心，因而要求大量使用占地面积小、可靠的高压开关———真空开关。  真空开关是一种以气体分子极为稀少，绝缘强度很高的真空空间为熄弧介质的新型开关。其触头是在密封的真空灭弧室内分、合电路的，切断电
流时，仅有金属蒸汽离子形成的电弧，而无气体的碰撞游离，因金属蒸汽离子的扩散及再复合过程非常迅速，从而能快速灭弧和恢复原来的真空度，可承受多次分、合闸而不降低开断能力，并且不产生高压气体及有毒气体。因此具有：①体积小，重量轻；②动作快，开断容量大；③适合频繁操作;④无火灾及危险，不污染环境；⑤寿命长，维修工作量少等优点。  真空开关的工艺水平适合我国企业的制造现状，价格相对较低，非常适合我国
的国情，因此得到了普遍的应用。据统计，我国目前在10kV 级断路器中，真空开关占到80%以上。在35kV 级，近几年也占到40%以上。但是，由于真空开关依赖真空实现快速灭弧开断，在检测中也较多出现真空灭弧室漏气、机械特性失调、温升过高等不合格现象，因此在应用真空开关时必须处理好这几个关键问题。1、真空室漏气  真空灭弧室是真空开关的核心部件， 它是采用玻璃或陶瓷作支撑及密封，内部有
动、静触头和屏蔽罩，室内有负压，

因此如何合理的设置铁芯以及如何合理的设计铁芯结构成为提高真空灭弧室可靠性的关键。针对杯状纵磁真空灭弧室触头，本文设计了两种不同结构的铁芯，一种是结构为环状的铁芯，为了减小涡流的影响，在环形铁芯上开一个间隙为1 mm 的断口;另一种结构为圆周方向布置的柱状铁芯，柱状铁芯相互不接触，因此可以更好的减小涡流的影响。采用有限元分析方法对比分析了两种不同结构铁
芯对纵向磁场和剩余磁场以及磁场滞后时间的影响。  触头结构模型  文中仿真所采用的两种不同铁芯结构的触头模型如图1 所示，触头杯均有4 个杯指，为了防止触头片上产生涡流，对应的在触头片上开有四个周向均匀布置的径向直槽。触头外径尺寸为78 mm，壁厚11 mm，弧柱直径与触头外径尺寸相同，柱状铁芯12 个，仿真模型中触头开距为10 mm，杯座材料为无氧铜，支撑盘材料为不锈钢，触头片材触头在高真空中分离时，其电弧表现形式与外观特性都与在空气中的情形有较大区别。真空断路器的击穿机理目前主要有场致发射、粒撞击和粒子交换
三种假说，在短间隙真空断路器的相关研究中，通常由场致发射效应占主导。在触头断开时刻，整个阴极表面会产生金属蒸气。理论上是由于触头分开瞬间，电流集中在触头表面某点上，导致金属桥熔化且部分金属原子发生电离。随着触头开距的增大，场致发射与间隙击穿增强，触头表面金属凸点不断溶化并向触头间隙补充金属粒子。此时阴极斑点会在阴极表面形成，并有更多的高能等离子体形成并扩散至间隙内。电弧引燃后，充满等离子体的电极间
隙变成良好导体，同时阳极开始向电弧提供粒子。在纵向磁场作用下，电弧等离子体由触头中心向周围扩散，此过程会维持一段时间。对于交流真空断路器而言，电流到达峰值后会逐渐减小，两触头向等离子体提供的粒子同样减少，此时电极间隙内主要为弧后残存粒子，伴随着触头完全断开，残存粒子逐渐扩散至消失，断路器完成开断。  真空电弧等离子体的产生过程，可以表现为触头开距增大、触头表面金属蒸发，伴随场致发射效应和金
属电离，由于两极电子、金属离子的不断补充，终形成电弧。在电弧等离子体的研究方面，王景、武建文等运用连续光谱法分析了电子温度和电子密度，并讨论了中频情况下，电弧过渡及扩散两种形态。胡上茂、姚学玲等利用RC 阻容式电荷收集器，对初始等离子体的触发特性进行了研究。舒胜文、黄道春等通过对真空断路器开断过程的再研究，提出数值方针结合实验的方法，给出开断过程不同阶段所需的数值仿真方法及关注点。赵子玉等通过C
CD 摄像技术，分析了真空电弧的重燃及抑制措施

混合型直流真空断路器工作原理混合型直流真空断路器典型结构见图1，它由斥力真空触头机构(VI)、换流电路(C-F-L-D)和避雷器(MOA)并联组成。混合型中压直流真空断路器的研究图1HDCVB结构示意图正常情况下，斥力真空触头机构处于合闸状态，换流晶闸管组件处于关断状态，换流电容预充电。当传感器检测到故障电流或控制器接到分闸指令后，立即触发斥力机构驱动触头分离(t1)，真空灭弧室触头分离形成真空电弧，触头间产生弧压。当触头间隙形成足够的开距或延迟一定的时间后(t2)，控制器向晶闸管组件F发出导通号，主回路电流i开始向换流支路转移，换流电容C的放电电流iC一部分可能会从二极管D上流过，VI支路电流iVI将逐渐减小直至过零熄弧(t3)。换流电流大于主回路电流部分将流过二极管支路(t3~t4)。当iD过零D截止后，主回路电流全部转移到C-F-L支路上(t4)，一体的规模型企业，公司技术力量雄厚，设备配套完善，产品型号多样，随着公司的不断发展，产品设计科学、制作精良、造型美观，是现代电网建设的理想的配套产品，其中户内（外）真空断路器，隔离开关，负荷开关，氧化锌避雷器，熔断器，穿墙套管，绝缘子，电流互感器，高压电力计量箱等一系列高低压电气产品畅销全国各地我们以“科技兴业，质量创牌，诚经营，优良服务”的企业宗旨；一直致力于追求卓越的民族电气工业，为广大新老用户提供优质的产品和良好的服务而不懈努力，您的满意始终是我们追求的目标，真诚欢迎新老朋友惠顾，共创美好未来。同时，断路器两端出现正向过电压。当换流电容反充电压大于MOA动作电压后(t5)，电流向MOA支路转移，MOA开始限压吸能。随着F电流减小到零后截止关断，短路电流全部转移到MOA上(t6)，系统感抗中存储的能量被MOA吸收耗散(t6~t7)，终电流减小到零被切断，分断过程结束(t7)，见图2。混合型中压直流真空断路器的研究图2HDCVB分断过程示意图斥力真空触头机构VI上并联二极管组件D使分断过程中恢复过电压出现的时刻后移，为触头电流过零后动静触头间介质恢复创造了近似零电压的恢复过程，增强了触头间隙后续承受恢复电压的能力，提高了分断可靠性。在电感L两端并联续流二极管的目的是为了减小晶闸管组件通过浪涌电流后截止时的du/dt和降低电容反充电压幅值。基于强迫换流原理的HDCVB通流能力强，分断电流高，且分断时间短，限流效果和工程适用性好。5、结语混合型中压直流真空断路器方案，原理简单、分断速度快、可靠性高，可以实现大容量中压直流分断，基于斥力原理的真空触头机构可以实现额定电流通流和快速动作的功能;中压脉冲功率组件均压措施改善了串联应用的分压特性，采用扩大门极和强触发可有效提高浪涌通流能力，光控触发的方案实现了电气隔离，节约了触发电源;避雷器的能量等效性原则和参数设计方法等为中压直流短路器的研制打下了坚实的基础。

灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及，发展简史1893年，美国的里顿豪斯提出了结构简单的真空灭弧室，并获得了设计 ，1920年瑞典佛加公司次制成了真空开关，1926年等公布的研究成果也显示了在真空中分断电流的可能性。
  但因分断能力小，又受到真空技术和真空材料发展水平的限制，尚不能投入实际使用，随着真空技术的发展，50年代美国才制成批适用于切断电容器组等特殊要求的真空开关分断电流尚停在4千安的水平，由于真空材料冶炼技术上的进步和真空开关触头结构研究上所取得的突破。
  1961年，开始生产15千伏，分断电流为12.5千安的真空断路器，1966年试制成15千伏，26千安和31.5千安的真空断路器，从而使真空断路器进入了高电压，大容量的电力系统，80年代中期，真空断路器的分断能力已达100千安。
  从1958年开始研制真空开关，1960年西安交通大学和西安开关整流器厂共同研制成批6.7千伏，分断能力为600安的真空开关;随后又制成10千伏，分断能力为1.5千安的三相真空开关，1969年华光电子管厂和西安高压电器研究所制成了10千伏。
  2千安单相快速真空开关，70年代以后，已能独立研制和生产各种规格的真空开关，真空断路器通常可分多个电压等级，低压型一般用于防爆电气使用，像煤矿等等，2真空断路器的特点①触头开距小，10KV真空断路器的触头开距只有10mm左右。
  操作机构的操作功就小，机械部分行程小，其机械寿命就长，②燃弧时间短，且与开关电流大小无关，一般只有半周波，③熄弧后触头间隙介质恢复速度快，对开断近区故障性能较好，④由于疏通在开断电流时磨损量较小，所以触头的电气寿命长。
  满容量开断达30-50次，额定电流开断达5000次以上，噪音小适于频繁操作，⑤体积小，重量轻，⑥适用于开断容性负荷电流，由于其优点很多，所以广泛应用于变电站中，目前型号主要有:ZN12-10型，ZN28A-10型。
  ZN65A-12型，ZN12A-12型，VS1型，ZN30型等，具体介绍真空断路器技术标准真空断路器在我国近十年来得到了蓬勃的发展，产品从过去的ZN1-ZN5几个品种发展到数十多个型号，品种，额定电流达到5000A。

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