高压断路器灭弧室内电场分析计算是断路器设计的一个重要方面，也是断路器断口电压不断提高、灭弧室结构不断小型化的基础。如把电极表面取作边界S，电极以外的空间称作场域，则当场域中满足下列拉普拉斯方程式：divgradφ=0 时，取在边界上所给出的值为V，即φats=V 则场的计算问题即成为求取函数φ的边界值问题，通常称为Dirichlet问题。......
2023-07-02
SF6断路器灭弧室优化策略
【摘要】：SF6断路器的灭弧装置有双压式、单压式和旋弧株式。因此，电弧一旦形成就处于SF6气流中，受到强烈冷却而熄灭。双压式SF6断路器结构复杂，目前已趋于被淘汰。考虑到单压式灭弧室所用气体压力低，在低温地区无须增设加热器，又可省去压气泵，故结构简单，成本低，维护较方便，国产SF6断路器均采用之。这使断路器要求的合闸功大为降低，因而使得操动机构可以简化，成本降低，为中压SF6断路器的实用化开辟了道路。
SF6断路器的灭弧装置有双压式、单压式和旋弧株式。
1.双压式灭弧室
双压式灭弧室设有高压和低压2个气压系统。低压系统的压力一般在304～507 kPa的范围内，它主要用作灭弧室的绝缘介质。高压系统的压力为1 013～1 520 kPa，它只在灭弧过程中起作用。图6-18是双压式灭弧室结构，当触头处于闭合状态时，整个灭弧室内充满低气压的SF6气体。断路器接到分闸信号后，灭弧室通向高气压系统的主阀打开，高压气体进入触头区。触头的分离打开了位于动触头上的通道口，给高压气体提供了出路。因此，电弧一旦形成就处于SF6气流中，受到强烈冷却而熄灭。电弧熄灭后，主阀关闭，停止供给高压气体。而泵则将低压气体打入高气压区，形成封闭的自循环系统。
双压式SF6断路器结构复杂，目前已趋于被淘汰。
图6-18 双压式灭弧室结构
1—高压室；2—吹气阀；3—低压室；4—管道；5—压气泵。
2.单压式灭弧室
单压式灭弧室内只有一种压力（304～608 kPa）的SF6气体，在分断过程中，利用触头及活塞的运动产生压气作用，在触头喷口间产生气流吹弧。一旦分断动作完毕，压气作用即停止，触头间又恢复为低压力的充气状态。
图6-19为单压式单向吹弧灭弧室结构，图中虚线表示喷嘴、压气罩和动触头于合闸状态的位置，这3个部分零件是连在一起的。分闸时由操动机构带动它们向下运动，使压气室内气体受压缩以致压力增大，在喷口处形成气流流向低压区，产生与双压式灭弧室类似的气吹效果。吹弧方式有单向和双向吹弧两种，采用双向吹弧方式开断电流能增大20%以上。考虑到单压式灭弧室所用气体压力低，在低温地区无须增设加热器，又可省去压气泵，故结构简单，成本低，维护较方便，国产SF6断路器均采用之。
图6-19 单压式单向吹弧灭弧室结构
1—静触头；2—喷嘴；3—动触头；4—压气罩；5—操动机构；6—压气室；7—合闸位置。
3.旋弧式灭弧室
旋弧式灭弧室是用磁场驱动电弧，使之在SF6气体中旋转来吹弧。这使断路器要求的合闸功大为降低，因而使得操动机构可以简化，成本降低，为中压SF6断路器的实用化开辟了道路。
根据磁场与电弧运动方式，旋弧式灭弧室可分为径向燃弧式和轴向燃弧式。图6-20给出了径向燃弧式旋弧灭弧室的结构原理图。触头分开后产生的电弧在回路所产生电动力的作用下移向圆筒电极处，将驱动线圈接入电路。此时，转移到圆筒电极处的电弧便在驱动线圈的轴向磁场作用下快速旋转熄灭。近年来，这种灭弧室已在10～35 kV电压等级中被广泛应用。
图6-20 径向燃弧式旋弧灭弧室结构原理图
1—静触头；2—动触头；3—端子；4—中心电极；5—圆筒电极；6—电弧；7—磁通；8—驱动线圈。
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