高压直流转换开关是高压直流输电系统中的关键设备,需针对其电流转换特性及影响因素展开研究。通过构建直流转换开关所满足的基本电路方程并对方程进行离散处理,建立了500 kV自激振荡型高压直流转换开关的场路耦合电弧模型。首先研究了直流转换开关分断4 kA直流电流时的电流转换特性,得到了电弧电流和电弧电压的动态变化曲线并与实验结果进行对比。其次,通过改变换流支路的电感和电容(L、C为典型值的0.8倍和1.2倍),分析了二者对电流振荡过程的影响,讨论了不同电感参数值下电弧半径、温度、压力特性与电流转换特性的关系。最后,考虑到空气是一种低成本和环境友好型气体,对比研究了SF6和空气介质中转换开关的电弧特性。结果表明:仿真和实验结果较为一致,实验和计算中电弧电流振荡频率分别为3 450 Hz和3 759 Hz;在一定范围内,增大电感或者电容可以增强电弧振荡,加快电流转移过程,减小燃弧时间;相同谐振频率下,电感对电弧振荡过程的影响较电容大;空气相比SF6可以显著缩短燃弧时间(燃弧时间减少约4.5 ms),降低电容电压水平(电容电压峰值由4 086.6 V降至2 760.5 V),在直流转换开关中具有一定的应用前景。 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name此外,仿真方法也有望用于直流转换开关参数的优化设计8高电压技术2018,44(9)响。最后，比较了SF6和空气介质中电弧特性的异同，以期评估将空气作为SF6替代介质应用于直流转换开关的可行性。1实验及仿真方法1.1直流转换开关和实验电路所研究的高压直流转换开关及其实验电路的等值图见图1高压直流转换开关-电动液压滚圆机滚弧机张家港数控钢管滚圆机滚弧机。由于双断口结构弧压高，有利于引发电弧电流的自激振荡，并加快其振荡幅值的增长，从而减少换流时间，因此样机选用2个252kV等级的压气式SF6交流断路器相串联、之后与换流支路和氧化锌避雷器并联的方案。电路中各电气元件参数如下：Cp=10000μF，Lp=89mH，L=18μH，C=62.1μF，R=50m。过电压保护避雷器用于提供后备保护。具体实验步骤为：1）关合直流转换开关。2）关合充电开关，利用充电回路将大容量电容Cp充至与预期短路电流相对应的电压（约为13kV），打开充电开关。3）关合主开关，由电容Cp及其匹配电抗Lp谐振产生低频电流。4）在放电电流峰值附近打开直流转换开关，分断电流。根据放电回路Cp和Lp大小可知放电电流的频率较低，约为5.3Hz，考虑到直流转换开关的燃弧时间在20ms附近，可以认为分断电流近似为一恒定直流。电弧电流和电弧电压分别由罗氏线圈和分压器测量。1.2仿真模型和边界条件断路器静弧触头分离后，触头间产生高温高压电弧等离子体，同时压气缸内气体受到活塞压缩后吹动并冷却电弧，因此灭弧室内存在复杂的多物理场问题。仿真计算中考虑了以下假设前提：1）电弧处于局部热力学平衡和局部化学平衡状态；2）由于分断电流的能量远小于短路电流，因此忽略电极和喷口材料的烧蚀。1.2.1耦合电弧模型高压直流转换开关-电动液压滚圆机滚弧机张家港数控钢管滚圆机滚弧机 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name