论文部分内容阅读
断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备,对电力系统安全运行起至关重要的作用,因SF6良好的绝缘和电弧冷却性能,SF6断路器得到了广泛的使用,电寿命是影响其使用年限的主要因素之一。开断电流时,电弧对触头产生直接烧蚀,触头电寿命逐步退化,一旦超出寿命范围使用,极易发生电流开断失败,对电力系统安全稳定运行产生威胁。因此,深入研究SF6断路器开断电流过程,准确进行SF6断路器电寿命评估,为SF6断路器及时进行状态检修,令SF6断路器始终保持在良好电寿命状态运行提供了参考依据,对保证电力系统可靠性具有重要意义。本文在触头受电弧烧蚀程度逐渐加深而电寿命退化的过程中,跟踪触头状态参数与电流转换时间变化,从触头劣化与触头劣化程度对电流转换过程影响角度进行分析,获得电流转换过程与电寿命退化之间联系,并提出断路器电寿命状态评估参数阈值。首先对126kV、40.5kV SF6断路器分别利用工频大电流进行烧蚀试验,模拟实际运行SF6断路器电寿命由优良状态退化至完全失效过程,从动态电阻曲线中获得4组完整的SF6断路器状态参数即主触头电阻、弧触头电阻、触头超程、重叠时间随触头劣化变化的数据。发现在触头状态良好时主、弧触头电阻随开断电流次数增多呈微弱增长趋势,在触头受到严重烧蚀后,主、弧触头电阻将变化趋势将出现陡增点而迅速增大,SF6断路器触头超程与重叠时间均随着触头模拟烧蚀次数增加而减小,烧蚀电流越大时,超程减小速度与重叠时间减小速度越快。在断路器电寿命退化试验基础上,进一步利用MATLAB软件建立电流转换过程仿真模型,针对触头劣化状态对电流转换过程影响进行仿真计算,发现SF6断路器电流转换时间随主、弧触头电阻增大而增大,电寿命退化时,主触头电阻对电流转换时间影响不大,而弧触头电阻对该值影响较为显著。在断路器触头状态良好时,电流转换时间随烧蚀程度加深呈缓慢增长趋势,在主、弧触头电阻出现陡增点时,电流转换时间几乎同时出现陡增点,迅速增大并最终超过重叠时间。本文研究表明电流转换时间取决于电寿命退化程度,与断路器再次开断短路电流是否成功有直接联系。根据SF6电寿命退化模拟试验与电流转换过程仿真计算,本文最终提出四个SF6断路器电寿命状态良好评估依据:主触头电阻小于100μΩ;弧触头电阻小于400μΩ;触头超程大于出厂值的1/2;重叠时间大于初始值的2/3。若以上条件中同时有两个不满足,即SF6断路器触头已受到严重烧蚀,而SF6断路器电寿命完全失效则由触头电流转换时间大于重叠时间来认定。