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真空滅弧室單斷口和三斷口串聯(lián)時(shí)絕緣擊穿統(tǒng)計(jì)特性

類型：	【軟件】	上傳：	2012-12-10 14:32:58	大小：	1111KB
說明：	摘要：建立了由3個(gè)真空滅弧室串聯(lián)后組成的三斷口真空滅弧室模型。通過施加工頻交流高壓和沖擊高壓，重點(diǎn)研究在相同的總開距下，與單斷口真空滅弧室模型相比，三斷口真空滅弧室模型的靜態(tài)擊穿電壓增益特性和靜態(tài)擊穿統(tǒng)計(jì)特性，包括三斷口真空滅弧室在工頻交流電壓下的靜態(tài)電壓分布特性。試驗(yàn)研究表明，不同的串聯(lián)布置方式表現(xiàn)出不同的斷口電壓分布特性。斷口電壓分布特性越均勻，則擊穿電壓增益倍數(shù)越高。擊穿統(tǒng)計(jì)特性試驗(yàn)研究表明，三斷口真空滅弧室相比單斷口真空滅弧室具有更低的擊穿概率。試驗(yàn)結(jié)果與理論分析相吻合，證明了理論模型的有效性。　　0 引言　　在110kv 及以上電壓等級(jí)電力系統(tǒng)中，sf6開關(guān)占有主導(dǎo)地位。然而，1997年的日本京都會(huì)議正式將sf6定為溫室效應(yīng)氣體，一旦泄漏，它在空氣中存在的壽命將超過3000 年，其影響超過co2的25000 倍[1]。因此，必須對(duì)它的使用和排放進(jìn)行限制。目前，有許多研究者一直在研究可以替代sf6介質(zhì)的高電壓等級(jí)開關(guān)，但直到現(xiàn)在，還沒有找到更好的替代品，能在高壓和超高壓開關(guān)領(lǐng)域擁有和sf6 相近的優(yōu)異特性。真空開關(guān)目前尚只能大量應(yīng)用于110kv及以下電壓等級(jí)。由于真空開關(guān)的許多優(yōu)點(diǎn)，許多研究者正致力于將真空開關(guān)推向更高電壓等級(jí)的應(yīng)用領(lǐng)域。　　迄今為止，發(fā)展更高電壓等級(jí)的真空開關(guān)有2種途徑：一是繼續(xù)發(fā)展單斷口型真空開關(guān)；二是發(fā)展雙斷口及多斷口真空開關(guān)。所謂多斷口真空開關(guān)技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是采用多個(gè)小真空間隙串聯(lián)，使真空開關(guān)獲得更高的電壓耐受特性。多斷口真空開關(guān)技術(shù)的優(yōu)越性就是充分利用真空短間隙的優(yōu)良特性。　　目前，國(guó)內(nèi)外多真空間隙串聯(lián)的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)絕緣特性研究主要集中在雙斷口真空間隙的特性研究方面，對(duì)于3個(gè)及以上串聯(lián)真空間隙的特性至今尚未見到比較深入的報(bào)道[2-7]。文[8]在分析了雙斷口真空開關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢程基礎(chǔ)上，理論推導(dǎo)得到雙斷口及多斷口真空開關(guān)的擊穿電壓最大可能增益倍數(shù)，同時(shí)引入“擊穿弱點(diǎn)”概念和概率統(tǒng)計(jì)方法，分析建立了雙斷口及多斷口真空開關(guān)的靜態(tài)擊穿統(tǒng)計(jì)模型和弧后重?fù)舸┙y(tǒng)計(jì)模型，理論上取得了一定的突破，不足之處是尚缺乏實(shí)驗(yàn)論證。　　本文在文[8]研究工作的基礎(chǔ)上，首先建立由3個(gè)真空滅弧室串聯(lián)后組成的三斷口真空滅弧室模型(vi)，通過施加工頻交流高壓和沖擊高壓，重點(diǎn)從實(shí)驗(yàn)方面研究三斷口真空滅弧室模型的靜態(tài)擊穿電壓增益特性和靜態(tài)擊穿統(tǒng)計(jì)特性，為多斷口真空開關(guān)的發(fā)展提供實(shí)驗(yàn)佐證。　　1 三斷口串聯(lián)真空滅弧室模型　　由3個(gè)真空滅弧室串聯(lián)后組成的三斷口真空滅弧室模型如圖1 所示。三斷口真空滅弧室模型所采用的被試品為一組具有典型代表意義的國(guó)產(chǎn)商用真空滅弧室，已經(jīng)過充分老練，額定電壓為10kv，額定開斷電流為31.5ka，屏蔽罩為中封結(jié)構(gòu)，陶瓷外殼，觸頭材料為cucr50，觸頭直徑為50mm，額定開距為8mm。為防止沿滅弧室外壁的閃絡(luò)影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)時(shí)將單斷口滅弧室整個(gè)浸泡在變壓器油中。　　試驗(yàn)電壓分為工頻交流電壓和1.2/50μs的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓(lightning impulse voltage，liv)。標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓由一5 級(jí)marx 沖擊電壓發(fā)生器提供，最大工頻交流電壓可升至250kv(有效值)，沖擊電壓發(fā)生器最大輸出電壓可達(dá)500kv(峰值)。　　2 靜態(tài)擊穿電壓試驗(yàn)方法　　試驗(yàn)主要分為2 部分，包括工頻交流電壓和沖擊電壓實(shí)驗(yàn)。電壓的測(cè)量可采用分壓器加示波器相配合的方法進(jìn)行，試驗(yàn)中所用示波器為美國(guó)泰克公司tds320 型數(shù)字存儲(chǔ)示波器，模擬帶寬300mhz，可滿足測(cè)量的需要。另外，為方便進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于單斷口模型和三斷口模型來說，本文試驗(yàn)是在它們具有相同總開距d 下進(jìn)行的。　　對(duì)于工頻交流電壓試驗(yàn)，先以3~5kv/s的升壓速度來增加單斷口真空滅弧室上的試驗(yàn)電壓，直到單個(gè)真空滅弧室發(fā)生全面擊穿，記錄此時(shí)的擊穿電壓值(有效值)。再以此升壓速度來增加三斷口真空滅弧室模型上的試驗(yàn)電壓，直到三斷口真空滅弧室模型發(fā)生全面擊穿，記錄此時(shí)的擊穿電壓值(有效值)。在試驗(yàn)過程中，同時(shí)測(cè)量并記錄斷口上的分配電壓。改變真空滅弧室的開距，重復(fù)以上的試驗(yàn)過程，得到在不同開距下的擊穿電壓值(有效值)。改變?nèi)龜嗫谡婵諟缁∈夷Ｐ偷牟煌贾梅绞剑貜?fù)以上試驗(yàn)。這樣，可得到單個(gè)和三斷口真空滅弧室模型在不同總開距下的擊穿電壓耐受曲線及各斷口電壓分配關(guān)系。圖2 為三斷口真空滅弧室模型各斷口的電壓分布特性。　　對(duì)于沖擊電壓試驗(yàn)，將單個(gè)真空滅弧室拉開到一定開距d，在每一試驗(yàn)電壓等級(jí)下，各進(jìn)行50次以上的測(cè)試，每次測(cè)試之間的時(shí)間間隔在30s以上，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可求得與該試驗(yàn)電壓u 相對(duì)應(yīng)的擊穿頻度，并進(jìn)而得到與之相對(duì)應(yīng)的累積擊穿概率f。記錄所有的擊穿電壓值(峰值)。對(duì)于3 種三斷口真空滅弧室模型，采用同樣的試驗(yàn)方法。改變真空滅弧室的總開距d，重復(fù)以上的試驗(yàn)過程，得到在不同總開距下的沖擊擊穿電壓值以及相對(duì)應(yīng)的累積擊穿概率f。這樣就可獲得單個(gè)及三斷口真空滅弧室模型在不同沖擊電壓下的靜態(tài)擊穿統(tǒng)計(jì)特性。　　3 靜態(tài)擊穿電壓增益特性　　3.1 三斷口真空滅弧室模型的電壓分布特性　　圖2所示為三斷口真空滅弧室模型各斷口的電壓分布特性。圖中三斷口真空滅弧室模型的各斷口編號(hào)順序?yàn)閺淖笾劣摇？梢姡?種三斷口真空滅弧室模型各斷口的電壓分布基本上與總開距無關(guān)。對(duì)于模型1，其各斷口電壓分布百分?jǐn)?shù)平均值依次約為58%、23%、19%。對(duì)于模型2，其各斷口電壓分布百分?jǐn)?shù)平均值約依次為55%、23%、22%。對(duì)于模型3，其各斷口電壓分布百分?jǐn)?shù)平均值約依次為66%、15%、19%。由此可見，其各斷口電壓分布均勻程度以模型2為最高，模型1次之，以模型3 分布最不均勻。　　3.2 工頻電壓下的擊穿電壓特性　　圖4 為單斷口及三斷口真空滅弧室模型的工頻擊穿電壓特性。由圖4 可見，在不同的總開距下，單斷口及三斷口真空滅弧室模型的工頻擊穿電壓值(有效值)隨總開距增大而增大。在相同總開距下，三斷口真空滅弧室模型2 的工頻擊穿電壓值最高，而模型1 工頻擊穿電壓值次之，模型3的工頻擊穿電壓值基本和單個(gè)真空滅弧室相同，增加不多。總體來說，在相同總開距下，外施工頻高壓時(shí)，三斷口真空滅弧室模型的工頻擊穿電壓值相比單個(gè)真空滅弧室都有所增加，但增益效果并不十分明顯。www.whtlhgdq.com

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