電力變壓器保護(hù)用12kV高壓噴射式熔斷器暫態(tài)過(guò)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(kāi)斷能力至關(guān)重要。開(kāi)斷性能是高壓噴射式熔斷器成功開(kāi)斷的決定性因素，但至今仍有很少對(duì)其開(kāi)斷的物理過(guò)程有較深入的研究。本文將高壓噴射式熔斷器的暫態(tài)過(guò)程分為弧前階段和燃弧階段來(lái)進(jìn)行研究。
　　首先，弧前階段階段主要利用COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)仿真軟件計(jì)算弧前時(shí)間，分別對(duì)不同合閘相角和不同時(shí)間常數(shù)下的

2、短路電流進(jìn)行弧前溫度場(chǎng)仿真。通過(guò)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(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為參考來(lái)計(jì)算弧前時(shí)間。這樣既減小仿真計(jì)算時(shí)間又不失其精確度，以預(yù)期開(kāi)斷5kA電流為例并結(jié)合弧前時(shí)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(kāi)斷大短路電流的試驗(yàn)站系統(tǒng)為平臺(tái)，根據(jù)GB/T15166.3-2008和IEC60282-2:2008的要求，對(duì)幾種不同的高壓噴射式熔斷器樣機(jī)做了研究性開(kāi)斷試驗(yàn)。從開(kāi)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(guò)程的電弧能量值。對(duì)比分析不同合閘相角、不同額定電流、不同預(yù)期開(kāi)斷電流、不同熔斷件額定電流等若干因素對(duì)開(kāi)斷過(guò)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(kāi)斷性能的影響。從開(kāi)斷試驗(yàn)示波圖中讀取相應(yīng)的弧前時(shí)間對(duì)比預(yù)期開(kāi)斷電流為8kA、12.5kA仿真計(jì)算的弧前時(shí)間，試驗(yàn)結(jié)果和仿真的相對(duì)誤差都在±5%之內(nèi)，且預(yù)期開(kāi)斷電流越大，仿真誤差越小；同一組開(kāi)斷試驗(yàn)，不同合閘相角的相對(duì)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(duì)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(kāi)斷短路電流時(shí)的整個(gè)暫態(tài)過(guò)程，分析了其暫態(tài)過(guò)程的物理現(xiàn)象