一種塑殼斷路器滅弧室的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究_圖文

1、13江蘇電器 (2008 No.9一種塑殼斷路器滅弧室的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究HONG Li-huan, TIAN Zhong-yiOptimized Design Study of a Kind of Moulded CaseCircuit Breaker Arc Extinguish Chamber作者簡(jiǎn)介:洪黎歡(1979- ,男,工程師,本科,主要從事塑殼斷路器的研發(fā)工作。Abstract: The traditional arc extinguish chamber structure of moulded case circuit breaker was very difficult to

2、raise breaking off performance of the circuit breaker. Aiming at this problem, improvements were carried out for the shape of arc extinguish chamber grids, and added with measures not to allow arc to get into the leg part of arc extinguishing grids . Via tests, it is proved that adopting the arc ext

3、inguish chamber with crossingly placed certain shape arc extinguishing grids, and with red-steel paper board sticked on the arc extinguishing grid leg can effectively raise breaking off capacity of the circuit breaker. Key words: moulded case circuit breaker; breaking off performance; arc voltage; a

4、rc current(Hangzhou Zhijiang Switchgear Shares Co., Ltd, Hangzhou 311234, China 摘 要:塑殼斷路器傳統(tǒng)的滅弧室結(jié)構(gòu)已很難提高斷路器的開斷性能,針對(duì)此問題,對(duì)滅弧室柵片的形狀進(jìn)行改進(jìn),并增加不讓電弧進(jìn)入滅弧柵片腿部的措施。通過試驗(yàn)證明,采用交錯(cuò)放置一定形狀滅弧柵片的滅弧室,并在滅弧柵片腿部粘貼一紅鋼紙板,能有效提高斷路器的分?jǐn)嗄芰?。關(guān)鍵詞:塑殼斷路器;開斷性能;電弧電壓;電弧電流中圖分類號(hào):TM561 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3175(200809-0013-03洪黎歡,田中義(杭州之江開關(guān)股份有限公司,

5、浙江 杭州 3112340 引言滅弧室作為塑殼斷路器的一個(gè)重要組成部分,主要在斷路器短路開斷時(shí)起熄滅電弧的作用,其滅弧效果的好壞對(duì)斷路器的短路開斷性能有很大的影響1,文中主要對(duì)一種目前塑殼斷路器普遍使用的滅弧室結(jié)構(gòu)做了幾種修改方案,通過試驗(yàn)證明采用交錯(cuò)放置一定形狀滅弧柵片的滅弧室,并在滅弧柵片腿部粘貼一紅鋼紙板有助于提高斷路器的分?jǐn)嗄芰Α? 測(cè)試設(shè)備文中所做的實(shí)驗(yàn)主要在西安交通大學(xué)的振蕩回路實(shí)驗(yàn)室完成,原理圖如圖1所示。其工作過程為:實(shí)驗(yàn)前主開關(guān)S2斷開,充電開關(guān)S1閉合,交流電源經(jīng)過調(diào)壓器T升壓后,通過整流橋B對(duì)電容器C充電至所需實(shí)驗(yàn)電壓后斷開S1,實(shí)驗(yàn)時(shí)接通主合閘開關(guān)S2,由電容器C、電抗

6、器L、試品SP、分流器F構(gòu)成一個(gè)典型的單頻振蕩回路。實(shí)驗(yàn)中,利用一臺(tái)數(shù)字式存儲(chǔ)示波器記錄電弧電流、電弧電壓和機(jī)構(gòu)角位移隨時(shí)間的變化過程。2 實(shí)驗(yàn)方案針對(duì)4種采用不同結(jié)構(gòu)滅弧室的同一塑殼斷路器,制定了5種試驗(yàn)方案,均通以預(yù)期短路電流有效值為10kA的電流。圖1 振蕩回路原理圖一種塑殼斷路器滅弧室的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 江蘇電器 (2008 No.92.1 滅弧室結(jié)構(gòu)1結(jié)構(gòu)1的滅弧室結(jié)構(gòu)為一種目前普遍采用的結(jié)構(gòu),如圖2所示。圖2中a是裝配好的滅弧室,其滅弧柵片的形態(tài)如b。2結(jié)構(gòu)2的滅弧室結(jié)構(gòu)是在結(jié)構(gòu)方案1的基礎(chǔ)上對(duì)滅弧柵片形狀更改為圖3中b的形狀,滅弧室中相鄰的柵片如圖3中a交錯(cuò)放置。3結(jié)構(gòu)3的滅弧室結(jié)構(gòu)

7、是在結(jié)構(gòu)方案1的基礎(chǔ)上對(duì)滅弧柵片形狀更改為如圖4中b的形狀,滅弧室中相鄰的柵片如圖4中a交錯(cuò)放置。4結(jié)構(gòu)4的滅弧室結(jié)構(gòu)是在結(jié)構(gòu)1或結(jié)構(gòu)2或結(jié)構(gòu)3的基礎(chǔ)上在滅弧柵片的腿部用703硅膠粘貼一紅鋼紙板,如圖5所示。2.2 根據(jù)4種結(jié)構(gòu)制定了5種實(shí)驗(yàn)方案1方案1的滅弧室結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)1。2方案2的滅弧室結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)1+結(jié)構(gòu)4(即在結(jié)構(gòu)1的滅弧柵片上粘貼紅鋼紙板。3方案3的滅弧室結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)2。4方案4的滅弧室結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)2+結(jié)構(gòu)4(即在結(jié)構(gòu)2的滅弧柵片上粘貼紅鋼紙板。5方案5的滅弧室結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)3+結(jié)構(gòu)4(即在結(jié)構(gòu)3的滅弧柵片上粘貼紅鋼紙板。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1和圖7、圖8、圖9、圖10、圖11所示,其中圖

8、7對(duì)應(yīng)方案1,圖8對(duì)應(yīng)方案2,圖9對(duì)應(yīng)方案3,圖10對(duì)應(yīng)方案4,圖11對(duì)應(yīng)方案5。圖6給出了一個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形,其中I e 為預(yù)期短路電流有效值,I p 為實(shí)際的短路電流峰值(可通過圖中的電壓值計(jì)算得出,U p 為電弧電壓峰值,t a 為燃弧時(shí)間,t s 為操作機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作時(shí)間,t o 為操作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)間,t u 為電弧電壓上升時(shí)間2。圖2 結(jié)構(gòu)1的滅弧室結(jié)構(gòu)及柵片形狀圖3 結(jié)構(gòu)2的滅弧室結(jié)構(gòu)及柵片形狀圖5 結(jié)構(gòu)4的滅弧室結(jié)構(gòu)及柵片形狀表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果參數(shù)方案I e /kA I p /kA U p /V t s /ms t o /ms t u /ms t a /ms 實(shí)驗(yàn)方案11012.56

9、284 4.1813.504.439.43實(shí)驗(yàn)方案21010.304529.63實(shí)驗(yàn)方案31010.70220 4.629.49實(shí)驗(yàn)方案4109.70460 4.378.86實(shí)驗(yàn)方案51010.004604.128.35圖4 結(jié)構(gòu)3的滅弧室結(jié)構(gòu)及柵片形狀一種塑殼斷路器滅弧室的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究15江蘇電器 (2008 No.9在圖6中,橫坐標(biāo)(時(shí)間:每格為5ms ;縱坐標(biāo)(電壓:(1電弧電流曲線每格為500mV,(2電弧電壓曲線每格為200V,(3主軸轉(zhuǎn)角曲線每格為2V。在圖7中,橫坐標(biāo)(時(shí)間:每格為5ms ;縱坐標(biāo)(電壓:(1電弧電流曲線每格為500mV,(2電弧電壓曲線每格為200V。在圖8中,

10、橫坐標(biāo)(時(shí)間:每格為5ms ;縱坐標(biāo)(電壓:(1電弧電流曲線每格為500mV,(2圖6 實(shí)驗(yàn)波形示例圖7 方案1實(shí)驗(yàn)波形圖電弧電壓曲線每格為200V。在圖9中,橫坐標(biāo)(時(shí)間:每格為5ms ;縱坐標(biāo)(電壓:(1電弧電流曲線每格為500mV,(2電弧電壓曲線每格為200V。在圖10中,橫坐標(biāo)(時(shí)間:每格為5ms ;縱坐標(biāo)(電壓:(1電弧電流曲線每格為500mV,(2電弧電壓曲線每格為200V。在圖11中,橫坐標(biāo)(時(shí)間:每格為5ms ;縱坐標(biāo)(電壓:(1電弧電流曲線每格為500mV,(2電弧電壓曲線每格為200V。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出:圖8 方案2實(shí)驗(yàn)波形圖圖9 方案3實(shí)驗(yàn)波形圖圖10 方案4實(shí)驗(yàn)波形

11、圖圖11 方案5實(shí)驗(yàn)波形圖一種塑殼斷路器滅弧室的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究(下轉(zhuǎn)第18頁(yè)江蘇電器 (2008 No.93.3 基于動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)的計(jì)算依據(jù)變壓器容量選擇母線規(guī)格,依據(jù)母線的形狀、排列、相間距,查截面形狀系數(shù)曲線圖2-3,得到各電流規(guī)格的相間母線截面形狀系數(shù)K,及條間母線截面形狀系數(shù)K12、K13。依據(jù)表2計(jì)算W值,依據(jù)表1的短路沖擊電流值計(jì)算應(yīng)力,得出母線跨距,其計(jì)算結(jié)果見表3。表3 計(jì)算結(jié)果變壓器容量S/kV·A銅排(mmK K12K13a平/m a豎/m Lbm/m Lb/m Lm平/m Lm豎/m6308×600.87-0.090.11- 1.100.43 80010&

12、#215;600.94-0.090.11- 1.020.46 100010×800.89-0.110.11- 1.400.49 125010×1000.82-0.130.11- 1.600.50 16002×(10×800.890.30-0.110.110.670.35 1.150.85 20002×(10×1000.820.25-0.130.110.690.40 1.300.80 25003×(10×1000.820.250.550.130.150.750.40 1.100.98綜上所述,當(dāng)橋內(nèi)母線為單層,平放時(shí)

13、相間距為0.090.13m,跨距可取0.90.95m;豎放時(shí)相間距為0.11m,跨距可取0.40.45m。當(dāng)橋內(nèi)母線為雙層或三層,平放時(shí)相間距為0.110.13m,跨距可取0.8m,兩跨距中間加條間襯墊;豎放時(shí)相間距為0.110.15m,跨距可取0.8m,兩跨距中間加條間襯墊。4 結(jié)語(yǔ)在低壓母線橋的設(shè)計(jì)中,銅母線的選擇和布置必須根據(jù)具體情況,按照一定的技術(shù)條件對(duì)其進(jìn)行短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn),使其在運(yùn)行中安全、穩(wěn)定、可靠。參考文獻(xiàn)1 趙天意.低壓配電網(wǎng)主電源短路電流計(jì)算J.低壓電器,2007(9.2 戈?yáng)|方.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)G.北京:水利電力出版社,2007.3 鄭純.基于動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)的低壓開關(guān)柜母線

14、的設(shè)計(jì)J.機(jī)電工程技術(shù),2006,35(7.收稿日期:2008-05-26(1比較實(shí)驗(yàn)1和2可以發(fā)現(xiàn)僅對(duì)柵片腿部粘貼紅鋼紙板電弧電壓值就可以提升至452V,但隨后電壓回落比較明顯,表明電弧在進(jìn)入柵片后被分割情況較差,沒有形成明顯的近極效應(yīng),造成電弧電壓沒有很好的保持,如圖7和圖8所示。(2比較實(shí)驗(yàn)2、4、5和1、3可以發(fā)現(xiàn),不管采用哪種形狀柵片的交錯(cuò)方式,在電弧電壓峰值保持基本不變的情況下,電弧電流的峰值減小了,更重要的是燃弧時(shí)間縮短了1ms左右。從實(shí)驗(yàn)3、4、5的實(shí)驗(yàn)波形也可以看出,采用交錯(cuò)柵片時(shí),電弧電壓峰值之后沒有發(fā)生明顯的回落,因此可以提高開斷性能。(3比較實(shí)驗(yàn)4和5可以發(fā)現(xiàn)不同的柵片形狀電弧電流和電弧電壓的峰值基本相當(dāng),但從電弧電壓的波形來(lái)看采用結(jié)構(gòu)3的滅弧柵片形狀時(shí),電弧電壓保持得更好一些,這有利于縮短燃弧時(shí)間。4 結(jié)語(yǔ)從