電力變壓器保護用12kV高壓噴射式熔斷器暫態(tài)過程的研究.pdf

1、高壓噴射式熔斷器是最為主要的非限流式熔斷器，被廣泛的用在電力系統(tǒng)配電網中保護電力變壓器和電力線路，其穩(wěn)定的性能和安全的開斷能力至關重要。開斷性能是高壓噴射式熔斷器成功開斷的決定性因素，但至今仍有很少對其開斷的物理過程有較深入的研究。本文將高壓噴射式熔斷器的暫態(tài)過程分為弧前階段和燃弧階段來進行研究。
　　首先，弧前階段階段主要利用COMSOL Multiphysics多物理場仿真軟件計算弧前時間，分別對不同合閘相角和不同時間常數下的

2、短路電流進行弧前溫度場仿真。通過分析高壓噴射式熔斷器熔斷件的弧前數學模型及短路電流的變化特點，加載實際的短路電流參數，考慮熔斷件熔體的電阻率、熱導率等物理參數隨溫度的變化，忽略焦耳熱的熱擴散和熱輻射等傳熱因素，僅認為熱量只在熔斷件之間傳導，以熔體最大點溫度達到熔體材料熔點時對應的時刻為參考來計算弧前時間。這樣既減小仿真計算時間又不失其精確度，以預期開斷5kA電流為例并結合弧前時間--電流特性曲線驗證此仿真方法的可行性。
　　其次，

3、燃弧階段主要以開斷大短路電流的試驗站系統(tǒng)為平臺，根據GB/T15166.3-2008和IEC60282-2:2008的要求，對幾種不同的高壓噴射式熔斷器樣機做了研究性開斷試驗。從開斷試驗示波圖中提取燃弧階段的電流、電壓數據點，然后求取電弧功率UI的變化曲線，最后利用離散積分的方式求取燃弧過程的電弧能量值。對比分析不同合閘相角、不同額定電流、不同預期開斷電流、不同熔斷件額定電流等若干因素對開斷過程燃弧階段的電弧電壓、電弧功率及電弧能量等特

4、性參量和開斷性能的影響。從開斷試驗示波圖中讀取相應的弧前時間對比預期開斷電流為8kA、12.5kA仿真計算的弧前時間，試驗結果和仿真的相對誤差都在±5%之內，且預期開斷電流越大，仿真誤差越??；同一組開斷試驗，不同合閘相角的相對誤差為0°合閘相角<135°合閘相角<90°合閘相角。這再次驗證該仿真模型對于大短路電流的可行性與正確性。
　　最后，本文較系統(tǒng)的研究了高壓噴射式熔斷器開斷短路電流時的整個暫態(tài)過程，分析了其暫態(tài)過程的物理現象