高速开断器用桥丝式电火工品引燃特性分析

张金成 刘昕宇

江西新余国科科技股份有限公司（国营九三九四厂） 江西 新余 338000

引言

高速断开器的实际应用结合当代舰船所能提供的综合电力系统,判断分析高速断开器,根据其自身特点如:电流进行分段反应迅速、损耗较低、对于强效电流有控制力、占地面积不大等优势。根据基础电流传感所发生的短路传输信息,判断火工品的实际断路情况。结合现有装置运用源头的可塑性发出电弧触发器应有的传感作用。按照电火流的产生情况分析出电弧触发器在电流传感一系列的。电弧的弧长必须稳定,电弧就会这里影响最大的是电弧烧蚀使得电极间隙增加。流过电弧的电流必须稳定,否则电弧就不能稳定;如果出现烧蚀接触不良,则电弧就会因此而熄灭。在实验室,因为碳电极烧蚀比较严重,实验员曾经用不锈钢代替碳电极,结果烧蚀更严重,而且还会粘连。另外,碳电极的固定件是不锈钢管外套瓷管,不锈钢管用于电气接线,而瓷管则用于绝缘。电弧的热传导散热就来源于这里。碳电极的外套瓷管因为高温很容易破裂,而不锈钢套管以及其上的接线因为高温而发红,电线烧灼厉害,电线外围的绝缘层都烧焦冒烟,电接触的效果较差。系统反应中所带来的容器温度较高。结合上升时期的熔断所产生的电弧和电压大功率变换器,所采用的电力电子器件按照容量及耐压情况由高到低,主要有可控硅晶闸管、矩形脉冲断开闸流晶体管、金属氧化物场效应晶闸管、绝缘栅双极晶体管、集成门极换向晶闸管等设备,利用对电热的影响,验证其实验的准确性。

1 基本结构及原理

金属桥丝式火工品的主要原理及应用属性。根据安装设施,电力设备的量及电极塞。金属桥丝实验所用的药剂设备管壳组装而成。电极塞所采用的连接模式是基于桥丝方位的焊接固定在两极引脚的位置上,以此来阻碍电流所产生的高温。在使用过程中配上系数最小的镍铬丝。伴随着消耗电力的日益增长,要求电力系统的容量增大,这引起系统的故障短路电流增大,而目前低压空气断路器的最大分断能力不能满足断流要求,即保护装置的断流容量限制了舰船电力系统容量的增大。采用中压系统可以减小短路电流的绝对值,增大电力系统的极限容量,缓和这个矛盾。发电机和负载电机的单机容量增大,如仍采用低压,则制造困难,而且不经济。配电系统容量增大,若采用低压,电缆用铜量大,布线施工困难且不经济。根据断条丝通电后产生的热量结合断桥私产生的英英有温度推算出该段桥丝导热温度有上升趋势。该段桥丝所产生的温度较高,具有明显的散热功能。药剂所产生的热能升温比较平缓,相对断桥丝通电产生的热能较为稳定。当该阶段桥丝上升到一定温度时药剂反应所产生的热能大大增加,温度上升所带来的热能损耗不宜与计算。经实验表明将该阶段的热能反应进行分析其第一阶段的反应,根据温度的快慢所产生的传感速度,由于桥丝本身的长度所受电流的影响。根据第二批段的反应所用药剂引起了热能迅速升温,再根据药剂所增设的引燃功效所蕴含的热能传输发生变化。热能经过传导,使药剂属性进行分散引起热能引爆。本文针对高速开断器用桥丝式电火工品的点 火电压由电弧触发器弧压提供,而不同短路工况下电弧触发器熔断所产生的点火弧压差别较大的问题,在分析火工品引燃过程的基础上,重点就桥丝弧前阶段的火工品电热过程,采用仿真平台中模块建立了其瞬态电热场耦合计算模型,并开展了相关试验研究。分析发现,可通过计算不同点火电流下桥丝的弧前时间来预测火工品的引燃时间。对比仿真与试验发现,电流超过5 A时,恒定电流加载分析与实际不相符。根据该分析,从等效电路方面入手,在仿真中添加外电路模块以模拟真实的点火回路电容放电过程,优化后的仿真模型计算与试验结果拟合较好,该模型更适用于桥丝弧前时间的分析。

图1 桥丝式电火工品

2 模型的建立

按规定的试验程序所规定的条件,断路器能分断短路电流的能力,试验后不要求断路器连续承载其额定电流。用预期分断电流表示。试验顺序O-t-CO。O表示一次分断操作、CO表示闭合操作后经一适当时间间隔紧接着一次分断操作。表示两个相继的短路操作之间的时间间隔。该时间间隔应断路器的复位时间,把线路的电流调整到预期的短路电流值,而试验按钮未台,被试断路器处于合闸位置,按下试验按钮,断路器短路电流,断路器立即开断,断路器应完好,且能再合闸。t为间歇时间,一般为3mn,此时线路仍处于热备状态,接通试验是考核断路器在峰值电流下的电动和热稳定性断路器能完全分断,则其极限短路分断能力台格。额定运行短路分断能力,按规定的试验程序所规定的条件,断路器能分断短路电流的能力,试验后要求断路器连续承载其额定电流。用预期分断电流表示。可用的百分数表示。例如为25%,试后要求至少分断额定电流25～50次,按额定电流大小而定。可以看出,额定极限短路分断能力指的是低压断路器在分断了高速断路器出线端最大三相短路电流后还可再正常运行并再分断这一短路电流一次,至于以后是否能正常接通及分断,断路器不予以保证;而额定运行短路分断能力指的是高速断路器在其出线端最大三相短路电流发生时可多次正常分断。类断路器指仅有过载长延时、短路瞬动的断路器可以是25%、50%、75%和100%。B类断路器有过载长延时、短路短延时、短路瞬动的三段保护的断路器的可以是50%、75%和100%,因此可以看出,额定运行短路分断能力是一种比额定极限短路分断电流小的分断电流值。无论是哪种断路器,虽然都具备两个重要的技术指标,但是,作为支线上使用的断路器,可以仅满足额定极限短路分断能力即可。较普遍的偏颜是宁取大,不取正台适,认为取大保险,但取得过大,会适成不必要的浪费同类型断路器分为高分断型,因此支浅上的断路器没有必要一味追求它的运行短路分断能力指标。而对于干线上使用的断路器,不仅要满足额定极限短路分断能力的要求,同时也应该满足额定运行短路分断能力的要求,如果仅以额定极限短路分断能力来衡量其分断能力台格与否,将会给用户带来不安全的隐患。额定短时耐受电流,按规定的试验程序所规定的条件,断路器能承受的短时电流值。短时时间应不小于0.05秒,断路器的额定短时耐受电流应不小于下表的规定,以满足选择性保护的要求。建立火工品的瞬态电热场耦合模型,模型由金属桥丝和药剂组成。桥丝为镍铬丝,按照其实际尺寸建模,药剂厚度为0.015mm,长度为0.5mm,即药剂为内径0.02mm、外径0.05mm,长0.5mm的圆环柱体。边界条件设置为:电流从桥丝的一端流入,从另一端流出;忽略了桥丝与药剂交界面的热容和热阻,认为二者为良好接触;忽略了桥丝向引脚传热;环境温度为20℃ 。

3 试验论证及分析

为确保验证的准确度,就不同点火电流下火工品桥丝的弧前时间及引燃特性进行试验研究,对限流断路器和直流快速断路器要求有较高的限流能,限流系数在0.6以下。要求断路器有极快的动作速度。限流断路器的固有动作时间应小于3ms。保护特性就是断路器的动作时间与电流的函数曲线,横坐标表示电流（整定电流的倍数）,纵坐标表示时间,以s表示。两个坐标轴均采用对数坐标。对配电用选择型断路器要求有两段或三段保护特性,上一级的可返回时间要大于下级的断开时间,否则将破坏系统的选择性。电动机保护用断路器则要求长延时反时限特性能尽量与被保护对象的过载特性相配合。需要说明的是,为使断路器起到良好的保护作用,断路器的保护特性应与被保护对象的允许发热特性相匹配,即断路器的保护特性曲线要位于被保护对象的发热特性曲线的内侧。另外,为实现断路器具有良好的选择性保护,防止越级跳闸等现象的发生,要求上一级断路器的脱扣电流一般要比下一级高两档,且上一级最好装有带延时动作的脱扣器,以确保动作的可靠性。

种点火条件下,操作性能过去惯称高速断路器。现在根据国际标准和我国国标已改为操作性能。操作性能有不通电和通电操作循环次数规定。其次数按断路器额定电流大小在标准中有明确规定。额定电流大的断路器操作循环次数较少,额定电流小的断路器则较多。表示与分断时间有关的最大值与预期电流（交流对称有效值）的函数关系（一般为一条曲线）,预期电流可至最大值,是相应于额定短路分断能力及有关电压的预期电流。特别是对限流断路器有较重要的意义,在选择性配合中可作为配合协调的依据。

4 结束语

本文针对高速开断器用桥丝式电火工品的点火电压由电弧触发器弧压提供,随着高速断路器的不断完善,引发出可通信问题。在现代自动化配电网中,下级断路器的各种信息要及时传送给中央控制计算机。中央控制计算机亦需及时传送至下级断路器,实现双向数据传输。这就要求断路器具有可通信能力,并能支持各种总线系统,采用受热电的影响其实验建立的电热场的使用效果,针对组合数据体现出火电流下桥丝的弧前时间体现出火工品的导热时间及引燃预期,经过5 A电流时,其原有经过电流与实际对应的电流通过性能是否相符。根据实验室数据提供高速断路器该分析,技术人员应该从等效电路导向为基本的方面入手,在仿真中为构造模拟以外的添加式电路模块,构造以真实参数为基准的真实的点火回路电容,为其正常现实环境下的放电过程,进行改良后的实验设备与计算数据与所产生的试验结果进行配比融合,经由多方面比对与数据分析,实验人员依据实验结果得出结论,该实验模型设备构造更适用于桥丝弧前时间的数据分析。