真空間隙與CO2氣體間隙串聯(lián)開斷大電流機理仿真及試驗研究.pdf

1、隨著我國電力系統(tǒng)容量的不斷增長以及國際上限制 SF6氣體使用呼聲的日益高漲，研發(fā)更大開斷容量的環(huán)保型高壓斷路器勢在必行。目前在電力系統(tǒng)中取得大規(guī)模應用的真空斷路器與SF6氣體斷路器均有各自的優(yōu)缺點，針對環(huán)保型高壓斷路器的研究也圍繞兩種斷路器各自的特點展開。混合斷路器是將真空間隙與SF6氣體間隙串聯(lián)進行開斷，綜合利用兩種斷路器的滅弧優(yōu)勢獲得一定的開斷容量增益，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，揚長避短，具有較大發(fā)展?jié)摿?。基于傳統(tǒng)SF6氣體混合斷路器的研究基礎

2、，結合現(xiàn)有SF6替代氣體的相關研究成果，本文提出將真空間隙與 CO2氣體間隙串聯(lián)組成新型混合斷路器，在保證滅弧能力的同時進一步減少滅弧氣體的溫室效應影響。
　　本文首先論述了真空斷路器、SF6替代氣體和混合斷路器的發(fā)展研究歷程，結合幾種斷路器的滅弧機理，說明課題研究所面臨的問題及本文的主要研究內容；利用EMTP-ATP仿真平臺建立了基于CO2氣體混合斷路器的電弧黑盒模型，研究了開斷過程中真空間隙與 CO2氣體間隙的相互作用關系及混

3、合斷路器的開斷機理，獲得較為理想的協(xié)同配合開斷策略；隨后搭建了基于 CO2氣體的混合斷路器試驗樣機并測試其機械特性，對用于混合斷路器開斷性能測試的合成回路試驗系統(tǒng)的原理和試驗測試方法進行簡要介紹；基于以上研究工作，測試了基于 CO2氣體混合斷路器的開斷性能；將其與基于 SF6氣體混合斷路器的開斷性能進行試驗對比，研究了基于 CO2氣體混合斷路器的動態(tài)開斷過程及影響其開斷性能的主要因素；結合試驗結果分析，認為在旋弧式氣體滅弧室中難以提升C

4、O2氣體的介質強度恢復速度，進而影響了混合斷路器中真空間隙與 CO2氣體間隙的協(xié)同配合開斷效果；隨后設計并搭建了氣吹式 CO2氣體間隙樣機及測試其介質強度恢復特性的試驗電路，測試不同氣吹條件下CO2氣體間隙的靜態(tài)、動態(tài)介質強度恢復特性，驗證了氣吹滅弧方式對提升 CO2氣體間隙介質強度恢復速度的有效性。
　　本文仿真及試驗結果表明，在合理的開斷控制策略下，混合斷路器可利用真空間隙輔助 CO2氣體間隙渡過電流過零后的初始暫態(tài)階段。但旋