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SF6断路器灭弧室计算案例详解

【摘要】:下面给出采用有限元法计算的550kV SF6断路器灭弧室电场计算示例。图8-41所示为550kV SF6断路器灭弧室结构示意图。由SF6气体的特性可知,在均匀电场中的击穿电压是空气的3倍,但在极不均匀电场情况下,SF6气体的局部放电起始电压稍高于空气。图8-41 550kV SF6断路器灭弧室结构示意图1—压气室 2—屏蔽罩 3—动主触头 4—动弧触头 5—喷口 6—静弧触头 7—静主触头图8-42 60%开距时等电位线分布图8-43 100%开距时等电位线分布

灭弧室中有动、静主触头和弧触头、压气缸、喷口等,这些构件和形状都会影响电场的分布。灭弧室中充有SF6气体,喷口为聚四氟乙烯材料,是一个复合介质的电场问题。对于罐式断路器,金属外壳接地,是一个有界封闭场域,适合于采用有限元方法计算。对于瓷柱式断路器,外部瓷套起绝缘作用,因而待求场域属于无界场域,由前述数值计算原理可知,适合于采用模拟电荷法计算。对于场域中有薄电极(如屏蔽罩等)并主要考虑薄电极的作用时,电场的计算适合于采用边界元法。

下面给出采用有限元法计算的550kV SF6断路器灭弧室电场计算示例。图8-41所示为550kV SF6断路器灭弧室结构示意图。由图8-41中可以看出,在断路器灭弧室中,有动主、弧触头,静主、弧触头,压气室和喷口等,灭弧室中充有SF6气体,其不同的结构形状和介电参数决定了灭弧室电场的分布。计算中静触头为高电位,动触头为低电位。图8-42所示为断路器开距为60%的等电位线分布。图8-43所示为断路器开距为100%的等电位线分布。由计算结果可以看出电场强度最大值发生在静触头端部和动触头靠喷口侧。由SF6气体的特性可知,在均匀电场中的击穿电压是空气的3倍,但在极不均匀电场情况下,SF6气体的局部放电起始电压稍高于空气。

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图8-41 550kV SF6断路器灭弧室结构示意图

1—压气室 2—屏蔽罩 3—动主触头 4—动弧触头 5—喷口 6—静弧触头 7—静主触头

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图8-42 60%开距时等电位线分布

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图8-43 100%开距时等电位线分布