自能式SF6開關(guān)試驗(yàn)時(shí)滅弧室在開斷短路電流時(shí)噴口內(nèi)的氣流場是動(dòng)態(tài)變化的復(fù)雜過程。必須通過試驗(yàn)來驗(yàn)證設(shè)計(jì)和計(jì)算是否合理和正確。根據(jù)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)證明:噴口下游區(qū)的形狀和尺寸對零后弧隙介質(zhì)恢復(fù)速度影響較大。
噴口下游區(qū)有三個(gè)重要參數(shù):張角α、長度L、出口處截面A(見圖4)。
電弧直徑(尤其是熱邊界區(qū))離開喉頸的束縛進(jìn)入噴口下游區(qū)后開始擴(kuò)散,如果電弧的擴(kuò)散經(jīng)過噴口下游區(qū)時(shí),息弧氣流處于****工作狀態(tài)(音速流動(dòng)、熱焓遷移率高),對觸頭間隙的介質(zhì)恢復(fù)是最有利的條件。如果α角偏。ɑ蚪咏0°),因電弧熱邊界區(qū)膨脹而對氣流形成阻力,氣流速度下降,出現(xiàn)亞音速流動(dòng),將使焓流排除受到限制,若下游通道太小,甚至形成能量堵塞,而使介質(zhì)恢復(fù)速度下降;如果α角偏大,氣流快速擴(kuò)散,沿氣流方向壓差增大,氣流將過量地加速,而使下游區(qū)SF6氣體密度下降導(dǎo)致零后電擊穿。
下游區(qū)長度L值也會(huì)影響噴口內(nèi)的氣流場與密度的分布。L過短時(shí)靜弧觸頭過早離開噴口,SF6氣體的排放量過大,使熱膨脹室(氣缸)的壓力和SF6氣體密度下降太快,下游區(qū)SF6氣體密度也迅速下降,而導(dǎo)致方式4和方式5的長燃弧開斷時(shí)電擊穿;L過長時(shí)因過分堵塞而使噴口內(nèi)的氣流場不能充分發(fā)展(氣流速度得不到必要的加速、焓流排除受阻)而對開斷不利(有的國外的自能式SF6斷路器設(shè)計(jì)為長噴口,分閘位置時(shí)靜弧觸頭也不拉出噴頭,其主要依靠α角的延伸擴(kuò)展來解決問題)。所以L的長度應(yīng)根據(jù)滅弧室結(jié)構(gòu)的需要和能保證其開斷能力來確定。
噴口出口處截面面積A受噴口出口處直徑φ和L的制約,因此在確定φ和L值時(shí)要結(jié)合A一起考慮。有研究試驗(yàn)表明,增大A能改善介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度,這是因?yàn)檩^大的A可使下游區(qū)氣流迅速擴(kuò)散,加快了過零初期弧隙熱能的排放速度,這顯然對SLF開斷時(shí)的低電壓下的熱恢復(fù)有利。但是,從BTF開斷考慮,過大的A會(huì)使下游區(qū)的氣流密度下降太大而導(dǎo)致電擊穿;A太小時(shí)下游排放(擴(kuò)散)截面不足,噴口內(nèi)的氣流場得不到充分發(fā)展,弧隙熱能及導(dǎo)電離子積聚過多,也會(huì)導(dǎo)致高恢復(fù)電壓下的弧隙電擊穿。
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