Part 3 高压交流电弧理论与断路器的开断 关 合 试 验

(实质原因：断口－电容，换路时电压不能突变)
式中：
1 LC
；
' 2 2
；
百度文库 2L
(a) 在 t=0时，计算电压uc的初始值： 由于 r << 2L ，所以δ≈0
uc
E
E
'
e t
sin( 't
arctg
'
)
E E 1 sin(0 ) 0 2
(b) 求uc的最大值 （可对 uc 公式求导得t值后计算电压值，或由图3－5按电压最大值出现在两个半波 时(t=2π), 即t=T/2时。
4.1
25
13
22
3
4.4
11
13
11
2
4.4
6
13
11
2
4.4
6
20.6
61
9
6.9
29
22
26
4
7.3
13
22
13
2
7.3
6
22
13
2
7.3
6
41
87
13
14
43
44
38
6
15
18
44
19
3
15
9
44
19
3
15
9
69.5
114
17
23.2
55
74.5
49
10
24.8
26
74.5
24
5
24.8
13
图3－1 电弧中的场强与压降 图3－2 弧柱中的温度分布
图3－3 交流电弧的伏安特性
图3－4 电弧电流与弧压降 2
Selected topics for MV CB & switchgear design
2. 恢复电压 2.1 r. C. L串联回路接入直流电源的过渡过程（准备概念）
uc
uc'
u
" c
图3－9 四参数法 （适用126kV及以上断路器）
图3－10 两参数法 （适用126kV以下断路器）
7
Selected topics for MV CB & switchgear design
额定电压Ur kV
表3－1：GB1984/IEC 62271-100规定的出线端短路TRV（摘录)
试验方式
由
1
,
2f
T 1,
LC
f
,且
T 2 LC
et
1
1
uc m
E
E
'
et
s in( 't
arctg
'
)
E E 1 sin( ) 2E 2
4
Selected topics for MV CB & switchgear design 2.2. r. C. L串联回路接入交流电源的过渡过程
1.5
1.5
T30
1.5
1.5
T10
1.5
1.5
T100
1.5
1.4
24
T60
1.5
1.5
T30
1.5
1.5
T10
1.5
1.5
T100
1.5
1.4
40.5
T60
1.5
1.5
T30
1.5
1.5
T10
1.5
1.5
6.2
41
6
2.1
20
6.6
17
3
2.2
9
6.6
9
1
2.2
4
6.6
9
1
2.2
4
12.3
51
8
图3－12 电弧电流过零时的电压、电流曲线 图3－13 三相断口工频恢复电压和的波形图 10
Selected topics for MV CB & switchgear design 3.1 三相断口开断短路电流过程的差异(三相短路点不接地) 3.1.1 首开相
74.5
24
5
24.8
13
上升率 uc/ t3
kV/μs
0.15 0.39 0.77 0.77 0.24 0.60 1.20 1.20 0.34 0.85 1.70 1.70 0.47 1.16 2.32 2.32 0.61 1.53 3.06 3.06
8
Selected topics for MV CB & switchgear design 2.6 弧隙（断口）的恢复强度和恢复速度 2.7 影响初始恢复强度和恢复速度的因素
图3－8 t=0时，弧压降不为零的过渡过程 6
Selected topics for MV CB & switchgear design
2.5 TRV的描述方法与适用 (1)不同电压回路（变压器，架空线，电缆）、母线波阻抗、波 反射等对TRV的影响 (2) 四参数法（uc,u1,t1,t2）与两参数法（uc, t3）的适用范围
Selected topics for MV CB & switchgear design
Part 3
2011
Selected topics for MV CB & switchgear design 第三部分 高压交流电弧理论与断路器的开断/关合试验 1. 高压交流电弧的物理特性 1.1 高压电弧的场强与压降 1.2 高压交流电弧的伏安特性与 弧压降波形
uucc
u u
Crp 1
0
特征方程LCp2 Crp 1 0
uc
E
E
'
e t
sin( 't
arctg
'
)
p p
r 2rL
( (
r 2rL
)2 )2
1 L1C
2L 2L LC
图3－5 接入直流电 源的过渡过程
3
Selected topics for MV CB & switchgear design
首开极系数
kpp
振幅系数
kaf
TRV峰值
uc kV
时间t3 μs
时延td μs
电压 U’ kV
时间 t’ μs
T100
1.5
1.4
3.6
T60
1.5
1.5
T30
1.5
1.5
T10
1.5
1.5
T100
1.5
1.4
7.2
T60
1.5
1.5
T30
1.5
1.5
T10
1.5
1.5
T100
1.5
1.4
12
T60
介质种类及特性：SF6压力、真空度，去游离效果 机械特性：分闸速度 触头材料：耐烧蚀性，挥发的金属蒸汽压力 5ms介质恢复强度的定义
图3－11 断口的恢复电压和介质的恢复强度 9
Selected topics for MV CB & switchgear design 3 断路器开断的全过程
cos
图3－6 接入交流电源的过渡过程
2.3 电弧电流过零后断口的电压波形分析 （理想断路器的曲线）
图3－7 断口电弧电流过零的过渡过程
5
Selected topics for MV CB & switchgear design 2.4 瞬态恢复电压(TRV)及影响TRV的的因素
(1) 工频恢复电压（电压与电流相位差；回路特性） (2) 回路参数（变压器，电缆，连线的杂散电容） (3) 断路器的弧压降（大电流电弧残存游离粒子时增大恢复电压的初始值）
A1e p1t
A2e p2t
i C duc dt
CA1e p1t
CA2e p2t
u
ir
L
di dt
1 C
idt
根据初始条件t = 0时，uc = 0 求得常数A1，A2, 且
(1)
i E et sin 't L
r 1 2L LC
i C duc
(2)
dt
特LLCC征dddd方22ttuu22cc程LCCCrrpdd2dduuttcc