混合断路器电弧特性研究

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1、硕士学位论文混合断路器电弧特性研究ResearchonArcCharacteristicsofHybridCircuitBreaker作者姓名：张宇学科、专业：电扭皇电昼学号：21013008指导教师：廖敏夫教授完成日期：2013年5月3日大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的

2、同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：混合断路器电弧特性研究作者签名：速空日期：型!垒年—乙月—厶日大连理工大学硕士学位论文摘要电力系统容量的提升对高压断路器的开断能力提出了更高的要求，SF6气体断路器和真空断路器是目前广泛应用的高压开关，SF6断路器作为110kV以上高压领域主导产品，其开断能力受到了恢复电压上升率的影响，同时SF6气体作为温室效应气体也被建议限制使用，而真空断路器的耐压水平则受其长真空间隙的限制，制约了其在更高电压等级的发展。为了能同时利用真空断路器短间隙灭弧性能和S

3、F6断路器的强绝缘特性，将两者串联组成一种混合式断路器，这不但可以克服两种断路器各自的缺点，还能同时发挥二者各自的优势，进而开发出新型的大容量环保经济断路器。本文在论述了电力系统和断路器发展的基础上，提出了混合断路器设计的目的和意义：基于对真空和SF6介质的特性和理论模型介绍，从理论上对混合断路器的绝缘和恢复特性进行了分析，推导出了混合断路器的电弧理论模型；运用电磁暂态仿真软件EMTP．ATP，搭建混合断路器仿真模型，通过改变仿真参数对40．5kV电压等级混合断路器进行开断短路电流仿真，比较了不同电路条件和模型仿真参数时的开断结果，分析两断口之间的相互作用；通过实

4、验的方法也验证了混合断路器的绝缘和开断特性，并利用MATLAB软件对电弧参数进行了优化处理。本文从理论、仿真以及实验三个方面分析并验证了混合断路器的开断机理，结果显示了混合断路器设计的可行性，其中混合断路器中真空和SF6断口的相互配合关系得到了验证，结果表明，真空断口能有效辅助SF6断口提高其开断能力，进而减少SF6气体的使用，在一定程度上实现了高压断路器设计的经济性和低碳化。关键词：电弧模型；混合断路器；EMTP-ATP软件；暂态恢复电压(TRV)本论文得到国家“十一五”科技支撑计划项目(2009BAAl9803、2009BAAl9805)和国家自然科学基金项目

5、(50977004、51277020)的资助。混合断路器电弧特性研究ResearchonArcCharacteristicsofHybridCircuitBreakerAbstractThecapacityofpowersystemincteasesconstantly,whichpresentshighrequirementstothebreakingcapacityofhighvoltagecircuitbreakers．SF6gascircuitbreakerandvacuumcircuitbreakerarewidelyappfiedhighvoltage

6、switches．SF6circuitbreakeractsastheleadingprodnctabove10kVhighvoltagefield，itsbreakingcapacityisaffectedbytheriseoftherecoveryvoltage．AtthesametimetheSF6gashasalsobeenadvisedtorestrictforuseduetoitsgreenhouseeffect．However,thevoltagewithstandlevelofvacuumcircuitbreakerislimitedbyitslo

7、nglengthofVaCauragap，whichrestrictsitsdevelopmentatahighervoltagelevel．TotakeadvantageoftheshortgaparcquenchingperformanceofvacuuminterrupterandthestronginsulationcharacteristicsofSF6interruptersimultaneously,weprovideakindofhybridcircuitbreakercomprisedofthetwoinseries．Thiscanriotonl

8、yover