電力變壓器保護(hù)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(wǎng)中保護(hù)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(guān)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(jìn)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(jì)算弧前時間，分別對不同合閘相角和不同時間常數(shù)下的

2、短路電流進(jìn)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(shù)學(xué)模型及短路電流的變化特點(diǎn)，加載實(shí)際的短路電流參數(shù)，考慮熔斷件熔體的電阻率、熱導(dǎo)率等物理參數(shù)隨溫度的變化，忽略焦耳熱的熱擴(kuò)散和熱輻射等傳熱因素，僅認(rèn)為熱量只在熔斷件之間傳導(dǎo)，以熔體最大點(diǎn)溫度達(dá)到熔體材料熔點(diǎn)時對應(yīng)的時刻為參考來計(jì)算弧前時間。這樣既減小仿真計(jì)算時間又不失其精確度，以預(yù)期開斷5kA電流為例并結(jié)合弧前時間--電流特性曲線驗(yàn)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(yàn)站系統(tǒng)為平臺，根據(jù)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(jī)做了研究性開斷試驗(yàn)。從開斷試驗(yàn)示波圖中提取燃弧階段的電流、電壓數(shù)據(jù)點(diǎn)，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(yù)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(yàn)示波圖中讀取相應(yīng)的弧前時間對比預(yù)期開斷電流為8kA、12.5kA仿真計(jì)算的弧前時間，試驗(yàn)結(jié)果和仿真的相對誤差都在±5%之內(nèi)，且預(yù)期開斷電流越大，仿真誤差越?。煌唤M開斷試驗(yàn)，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(yàn)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(xiàn)象