|
西安交通大学 王季梅董风宇 |
|
摘要真空电弧弧后电流的测量及其测量结果分析.并采用了两种不同电极材料和两种 不同结构型式的国产真空灭弧室作为试样来阐述对弧后电’充的影响•最后根据这些试验结果来解 释弧后电流的待性. Abstract ： Messuremen t of post arc currents in vacuum circuit - breakers • Tw〇 kinds of electrode materials and two types of electrodes were used to elucidate effects of the electrode materials and the types on post arc current. TIie chara t eristics of post arc current are ex plained by referring t〇 those results. |
|
用真空灭弧室分断大电流时，有时亦会 出现明显的•弧后电流•。在真空中出现弧 后电流的主要原因是由于在分断大电流时， 当电流过零瞬间，电极间还存在着足够的剩 余等离子体，并且同时有较高频率的瞬态恢 复电压加于真空灭弧室电极间而引起的。尽 管分析这些现象比较复杂，因为它与真空灭 弧室电极的结构、触头材料和瞬态恢复电压 的性质等有关，但对研究真空灭弧室外特性 及其现象具有现实意义， 国夕卜研究者Reece、Farrall，Kimb- lin、Morimiya和YanabuU_2.3.4〕等，曾 对真空电弧的弧后电流作了大量的研究工 作，据供了许多十分有用的资料。本文对几 种国产的真空灭弧室作了初步研究，其研究 结果可供我国现有的真空灭弧室设计者和真 空电弧机理的研究者参考。 1.试验线路 测量弧后电流的试设..¾路如图1所不。 线路由L1C1-L2C:组地的威尔合成回路。 用来调节恢复电压的速率,厂/为被试真 空灭弧室,Sk为测量弧后电流的分流器•试 |
|
图1 测量弧后电流的线路图 |
|
验步骤如下:开始时关合厂J1,有一引弧电流 (大约50〜1G0A)通过F/,然后分断被试真空 灭弧室F八辅助开关F/,和直到触头达 到全分断位置,随即将主开关厂A闭合。这时 主电弧电流引入K/，整个电流的变化过程如 图2所示。当主电弧电流接近电流零点前,触 发点火球隙7\。由C2放电提供一个所需的 山7心（频率为500Hz)的电流，此电流与主电 弧电流叠加，最后在被试真空灭弧室电极间 出现恢复电压过程。 分流器SAi两端并联有辅助开关FZ4, 当主电弧电流通过这个节点时，极大部分电 流引入,而只有极小部分电流旁路Mt. 分流器的响应时间实测值小于〇.25外， 阻值为170.5mQ。用双通道记忆示波器记 录孤后电流和恢复电压， |
|
A |
|
71994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http://www.cnki.net |
|
|
|
|
|
2 •试验灭弧室结掏 对四种不同结构的真空灭弧室作为试 品，进行了试验研究：（1 )无磁场作用平 板形结构纯铜触头：（2)有1/2匝线圈纵 破结构的纯铜触头；（3)有1/2匝线圈纵 磁结构的CuCr触头，其中Cr含量为5〇夯； (4)有1/2匝线圈纵磁结构的CuCr触头， 其中Cr含量为25哚。触头直径均为60mm, 开距均为Wmina 二、试验结果和分析 四种不同结构和触头材料试验结果如图 3、图4、图5和图6所示。从图中可以看 出，在相同的恢复电压速率下，无磁场作用 ............ t(kA> i 1$ 78~~P JO fH* 图3无磁场作用、平板形结构、纯铜触 头，恢复电压速率5kV//iS弧后电 流与开断电流的关系 (X表示发生击穿） 平板形结构纯铜触头，弧后电流最大。1/2 匝线圈纵磁结构的纯铜触头，弧后电流其 次。Cr含量为50%触头，弧后电流第三。 而Cr含量为25锌的的触头，弧后电流最小。 |
|
|
|
图4 1/25租线围纸班结构、纯铜敢头,恢 复电压速率5fcV/ns弧后电流与开 断电流的关系 (X表示发生击穿） |
|
|
|
图5 1/2匝线圈纵磁结构、Ci■含置5〇务 触头，恢复电压速率5kV/ns弧后 电流与开断电流的关系 (X表示发生击穿） |
|
|
|
图6 1/2匝线圈纵磁结构、Cr含童25 % 触头，恢复电压速率5kV/ns弧后 电流与开断电流的关系 (X表示发生击穿） |
|
所有试品在开断失败前均出现了弧后电流大 辐度增加的现象。由此可以推知，当弧后电 流开始有明显增加时，意味着真空灭弧室即 将达到开断极限。 在电压恢复速率为SkV/^s时，弧后电 流的持续时间一般为1〇化，但当开断电流增 • 9 • |
|
?1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http://www.cnki.net |
|
至接近出现开不断时，持续时间显著增长， 同时出现弧后电流与恢复电运同频振荡，如 图7所示。该图对应的开断电寧大约为 26kA,而在紧接着的W〜2SkA时开始发生 开不断现象如图8所示。 |
|
|
|
|
|
图7 I/2匝线圈纵磁结构、CuCr触头、 Cr含量5〇 %弧后电流示波图，开 断电流26kA, IP = 2.9A/格, ■Vs=8kV/格，t = l〇ns/格 |
|
|
|
图8 1/2匝线圈纵磁结构、CuCr触头、 Cr含暈为5〇 %弧后电流产生的同时 发生击穿的示波图，开断电流为 27.5kA , 1；= = 5.8人/格，Vs = 8kV/格，.t,= l〇ns/格. , 试验还指出：弧后电流对电压恢复速率 极为敏感。当电压恢复速率为1.2kV/叫时， 尽管开断电流増至很大，直至发生阳极斑点 现象而开不断电流时，出现弧后电流很小或 几乎没有出现弧后电流。当电压恢复速率为 5kV/_；us时,弧后电流大约在1〜2A的范围。 当电压恢复速率为6kV/抑时，弧后电流将 増加到5〜6A的范围，如图9所示。 • 10 • |
|
|
|
Cr含量25 %,弧后电流实验曲线 |
|
图IOa所示为1/2匝线圈纵磁结构、Cr 含量25%触头，在开断22kA以下电流情 况下的弧后电流典型波形图，弧后电流在第 一个半波后就迅速衰减。图1〇^所示为同 样结构和同样触头材料,在开断电淹为2SkA 时的弧后电流典型波形图，弧后电流在第二 |
|
|
|
(a ) 1/2匝线圈级磁结构、Cr含量25 %触 头、开断电流22kA. |
|
|
|
(b )同图IOa开断电流为25kA |
|
|
|
图10 |
|
71994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http://www.cnki.net |
|
个半波时，还存在较大的数值。图10c) 所示为同样结构和同样触头材料，在开断电 流为27kA时的弧后电流典型波形图。孤后 电流还未达到第一个半波峰值，就突然发生 击穿现象。从此可以初步估计出所研究设计 的真空灭孤室的分断能力。 用真空灭弧室开断电流时，在一定开断 电流范围内，一般不会出现弧后电流，但当 一旦出现弧后电流现象时，可以初步判断真 空灭孤室的真空电弧的扩散作用已开始减 弱。若再继续增大开断电流时，弧后电流将 随着开断电流的增加而增大，至弧后电流有 显著增加的时刻，这时真空灭孤室可能即将 趋近于极限开断能力。 真空灭弧室的孤后电流对恢复电压的速 率特别敏感。从试验表明，弧后电流随着恢 复电压速率的提高而增大。 在极大多数情况下，正常的弧后电流在 |
|
第一个半波后即大幅度衰减，当开断电流增 大到弧后电流在第二个半波衰减程度不够显 著时，则意味着真空灭弧室可館已快达到设 计的极限程度9 参考文献 1 Morimiya O. et al. High Current Vacuum Arcs Stabilized by Axial magnetic fields. IEEE , vol. Pas-92,No. 5 ,1973 2 Yanabu S0 et al, Post Arc Current of Vacuum. Interrupters. IEEE Trans, on T&D, 1984 3 Yanabu S. et al. Post Arc After High-Current Interruption in Vacuum. Vol EI-20, No. 4, August, 1985 4 Yanabu S, et al. Post Arc Curre nt in Vacuum Interrupters. IEEE Power Engineering Society , 1986 WinterMeeting, February 2-7, 1986 |
|
您需要了解上海电器行业的最新科技成果吗？ 您需要了解上海电器行业引进技术产品成果吗？ 您需要了解各种电器产品的选用、维修知识吗？ 您需要了解国外电器领域的最新技术成果吗？ 请订阅《上海电器技术》<季刊），各地邮局收订代号4—350。 每季末出版，16开94页HI.2万字）彩色胶印四封。 全年订价4.8〇元（每册1.2〇元） 《上海电器技术》是一本专载高、低压电器（包括机床电器、船用电器、矿用电器等)、 成套配电装置.电子计算机应用、电子技术及日用电器的中级技术刊物。它力求以传播劁昏 技术为主，兼载运行、测试、维修及新产品、新技术、新工艺、新材料等科技成果，为电器 行业的“三上一提高"作出贡献。 《上海电器技术》愿成为您的良师益友》 |
|
.IJ . |
|
71994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http://www.cnki.net |
