【摘要】：隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的快速發(fā)展,電網(wǎng)電壓容量的提升對(duì)高壓電氣設(shè)備的安全可靠性提出更大的挑戰(zhàn)。在高壓斷路器領(lǐng)域,鑒于SF_6氣體對(duì)環(huán)境的危害不容忽視,目前SF_6斷路器已被限制使用。雙斷口真空斷路器因其串聯(lián)真空短間隙具有較強(qiáng)滅弧和絕緣能力的優(yōu)勢(shì),已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。由于真空電弧的特性對(duì)真空斷路器(VCB)的性能起到關(guān)鍵作用,所以研究雙斷口真空斷路器串聯(lián)電弧的特性是關(guān)鍵。當(dāng)開(kāi)斷故障電流時(shí),串聯(lián)電弧會(huì)在不同的斷口處產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)。如果磁場(chǎng)足夠強(qiáng)或者兩個(gè)斷口距離較近,則一個(gè)斷口處的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)另一個(gè)斷口處的電弧產(chǎn)生影響。通過(guò)對(duì)雙斷口真空斷路器相互間磁場(chǎng)的分析,發(fā)現(xiàn)雙斷口真空斷路器磁場(chǎng)偏離觸頭中心位置,即存在偏磁場(chǎng)(BMF)的影響。偏磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致磁偏弧的出現(xiàn),并造成觸頭表面局部燒蝕、開(kāi)斷性能發(fā)生變化等。通過(guò)對(duì)磁偏弧特性的研究,可為緊湊型雙斷口真空斷路器設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。本文首先介紹了偏磁場(chǎng)下的磁偏弧影響機(jī)理。結(jié)合真空電弧的特點(diǎn),分析了真空電弧分別在橫磁觸頭和縱磁觸頭下的作用機(jī)理。在此基礎(chǔ)討論了TMF分別與擴(kuò)散型真空電弧和弧柱型真空電弧的作用機(jī)理。理論分析表明,TMF作用于擴(kuò)散型真空電弧時(shí),真空電弧等離子體主要表現(xiàn)為霍爾電場(chǎng)的作用,而TMF作用于弧柱型真空電弧時(shí),真空電弧等離子體主要受安培力的作用。然后,利用Ansoft Maxwell軟件對(duì)雙斷口真空斷路器串聯(lián)電弧進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真研究。分析了不同結(jié)構(gòu)觸頭下磁場(chǎng)的分布及大小,建立了不同布置方式下的雙斷口真空斷路器模型。利用理論建立的模型仿真計(jì)算了不同斷口距離下偏磁場(chǎng)的分布及大小,得到了雙斷口真空斷路器滅弧室的最佳布置方式為U型。為研究磁屏蔽措施對(duì)雙斷口真空斷路器串聯(lián)電弧的影響,通過(guò)施加磁屏蔽罩,得到了雙斷口真空斷路器在磁屏蔽罩下的磁場(chǎng)分布,并與不加屏蔽措施的磁場(chǎng)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。仿真結(jié)果表明,安裝了磁屏蔽罩的雙斷口真空斷路器電弧區(qū)域磁場(chǎng)分布均勻,具有磁屏蔽效果。最后,根據(jù)仿真計(jì)算得到的偏磁場(chǎng)結(jié)果,進(jìn)行磁偏弧試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)通過(guò)單個(gè)真空電弧與由亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的橫向磁場(chǎng)的相互作用來(lái)簡(jiǎn)化雙斷口真空斷路器串聯(lián)真空電弧之間的相互作用,即模擬偏磁場(chǎng)對(duì)串聯(lián)電弧的影響。同時(shí),隨著偏磁場(chǎng)大小的變化,利用高速CMOS相機(jī)拍攝不同磁場(chǎng)觸頭下真空電弧等離子體的發(fā)展過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)果表明,偏磁場(chǎng)會(huì)使電弧電壓增大,電弧變得不穩(wěn)定。當(dāng)偏磁場(chǎng)變強(qiáng)時(shí),電弧電壓增加,電弧變得更不穩(wěn)定。另外,對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的觸頭,在相同的偏磁場(chǎng)下電弧的發(fā)展過(guò)程和影響程度是不同的。對(duì)于萬(wàn)字形橫磁觸頭或足夠強(qiáng)的偏磁場(chǎng)來(lái)說(shuō),金屬濺射明顯,陽(yáng)極燒蝕嚴(yán)重。對(duì)于杯狀縱磁接觸來(lái)說(shuō),偏磁場(chǎng)對(duì)雙斷口真空斷路器中串聯(lián)電弧等離子體的影響小于萬(wàn)字形橫磁觸頭。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM561.2

【參考文獻(xiàn)】

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2 黃小龍;王立軍;賈申利;王海靖;胡麗蘭;史宗謙;;縱向磁場(chǎng)和外部橫向磁場(chǎng)共同作用下真空電弧偏移與陽(yáng)極偏燒現(xiàn)象的仿真研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年06期

3 華興恒;;幾種電磁屏蔽簡(jiǎn)介[J];青蘋(píng)果;2014年02期

4 向川;黃智慧;董華軍;鄭占峰;鄒積巖;;真空開(kāi)關(guān)電弧形態(tài)演變實(shí)驗(yàn)與仿真研究[J];真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào);2013年09期

5 高云飛;趙鶴然;曹云東;;盤(pán)式真空滅弧室磁場(chǎng)分布的有限元分析[J];科技風(fēng);2013年03期

6 彭翊;黃河激;潘文霞;;洛倫茲力對(duì)自由燃燒弧和壁穩(wěn)非轉(zhuǎn)移弧流場(chǎng)的影響[J];強(qiáng)激光與粒子束;2013年01期

7 譚曦;劉軍;殷建玲;李清東;;正方形亥姆霍茲線圈三維磁場(chǎng)及其均勻性分析[J];磁性材料及器件;2012年02期

8 楊嘉祥;張楠;周恩平;馬鳳蓮;;恒定磁場(chǎng)下水中交流電弧放電的特性[J];高電壓技術(shù);2011年07期

9 黃道春;阮江軍;吳高波;徐菁;舒勝文;張坤;;模塊化多斷口真空斷路器電位和電場(chǎng)分布研究[J];高電壓技術(shù);2011年01期

10 朱芳菲;;SF_6氣體對(duì)環(huán)境與健康的影響[J];電世界;2009年12期

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