当前位置： 真空闸 >> 真空闸市场 >> 文章推荐kV多断口快速真空断
二、主要内容
随着电网规模的持续增大，电力负荷水平不断提升，造成了短路容量与短路电流不断增大，现有kV及以上电压等级断路器无法快速开断短路电流，造成变压器等电力设备遭受到较长时间的短路电流冲击，影响设备安全和供电质量。具有开断能力强和高可靠性的真空开关结合永磁斥力结构可以在极短时间内实现分闸进而快速切断短路电流。因此采用高压真空开关可以有效降低短路冲击电流造成的损失。然而目前单断口的断路器还局限于kV和kV,不能直接用于kV电压等级，多断口真空断路器是实现超特高压应用的发展趋势。
高电压等级的多断口真空开断一般采用低电压等级的多个真空灭弧室进行串并联构成，灭弧室内外的绝缘特性将影响开关整体的可靠性，不合理的绝缘和结构设计会严重影响其开断性能，因此在设计和制造前有必要分析其电场分布。目前国内外主要研究了kV及以下电压等级的多断口断路器。大连理工大学和武汉大学采用40.5kV真空灭弧室串联构成了的双断口和三断口真空断路器，并对其电压、电场和电容等参数以及动态均压特性进行了仿真研究。西安交通大学研究了40.5kV双断口和kV单断口的真空断路器，在kV的单断口的灭弧室中采用了多段屏蔽罩提高绝缘性能，在灭弧室外部采用SF6气体进行绝缘。郑州大学对真空间隙与CO2气体间隙串联的混合不同结构下的电场进行了计算。有作者采用有限元法对40.5kV和72.5kV真空灭弧室电位和电场进行了计算和优化。有作者对kV和kV的双断口SF6断路器电场进行了分析。有作者对串联的真空灭弧室进行了工频预击穿试验，研究了影响真空断路器开断的暂态恢复电压，指出了串联断口的自均压作用。目前研究也主要集中于灭弧室内部的绝缘性能分析和多断口灭弧室均压特性研究，还少有将真空断路器应用于kV电网中的研究。当电压等级大于kV时，断路器的外绝缘设计尤为重要，因此在制造kV多断口真空断路器样机时需要对整体的电场进行分析。
文中提出了一种具有串并联结构的kV高压多断口真空断路器，根据其设计尺寸建立断路器整机的多种介质三维静电场仿真模型，对其复杂结构进行精细化剖分，采用有限元域分解方法对模型求解，得到其均压环、绝缘子串和灭弧室等部件的电场分布，校核各部件的绝缘水平，为样机的设计改进和生产提供参考。
1kV多断口断路器结构
2三维电场计算模型
2.1电场控制方程
2.2边界条件
2.3网格剖分
2.4计算求解
3计算结果与分析
3.1均压环电场
3.2绝缘子串电场
3.3灭弧室电场
3.4均压电容
三、结论针对真空断路器在kV电压等级电网的应用问题，提出了一种新型基于40.5kV真空灭弧室的多断口kV真空断路器，并采用有限元法计算了整机的三维电场分布，得到如下结论：
1 断路器1-4号均压环表面最大电场分别为1.23、0.75、0.64、0.77kV/mm，满足绝缘要求。
2 均压环的安装位置和尺寸设计合理，绝缘子串电压和电场分布较为均匀，绝缘子与高压端金具连接处的电场均处于控制范围内。
3 未安装均压电容时第1个断口承担约为68%的电压，并联10nF电容后可以使得各断口电压均匀分布。闭合工况下，灭弧室内部电场最大值为0.23kV/mm；开断工况下电场最大值为3.20kV/mm。
作者简介
黄永宁(—)，男，硕士，教授级高工，长期从事电力系统仿真分析、系统试验等工作，主要研究方向为电网短路电流限制技术、电网仿真计算分析及新能源接入电网检测技术等。
本文索引信息
黄永宁，余 晓，樊益平，等.kV多断口快速真空断路器电场仿真分析[J].高压电器，，55(10)：19-24.
HUANGYongning，YUXiao，FANYiping，etal.ElectricFieldSimulationofthekVMulti?breakFastVacuumCircuitBreaker[J].HighVoltageApparatus，，55(9)：19-24.
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