戶外高壓真空斷路器與電弧特性的基本研究有哪些？通過疊加高頻反相電流來迫使故障電流過零的方法可使真空斷路器快速開斷故障電流。同時，也對真空電弧特點及其滅弧室的開斷能力進行了研究。通過分析不同故障電流時汽輪發電機過載轉矩的情況來確定戶外高壓真空斷路器所必須具備的特性。真空電弧特性的基本試驗及其開斷能力是檢驗真空電弧是否可用于高速開斷真空斷路器的手段。
戶外高壓真空斷路器被廣泛應用于供配電系統中。它們通過減少從故障發生到故障電流成功開斷的持續時間為帶重要負荷電力系統設備提供了良好的保護性能。傳統的斷路器開斷故障電流從故障發生時刻起需要幾個工頻周期的時間，目前，已經開發出了一個周期之內開斷故障電流的真空斷路器，這種斷路器的滅弧室能在一個工頻周期內開斷故障電流。一個工頻周期內開斷的真空斷路器是汽輪機保護的良好方案，但我們認為，其性能還不是足夠好，需要在更短的時間內完成故障開斷。
通過在故障電流中疊加高頻電流來減少故障的持續時間是減少故障時間的一種方法，疊加的高頻電流與故障電流的方向相反。在燃弧時間較短的情況下，通過反響疊加高頻電流來開斷大故障電流時的電弧特點及開斷能力還難以清楚地確定。
首先，我們研究了在私營電廠運行的一種高速真空斷路器的高速開斷效果，電廠采用了汽輪發電機并與工頻電網系統聯網運行。當故障發生時，汽輪機和發電機之間的機械連接系統可能被損壞。我們估算了在不同故障電流情況下的汽輪發電機的轉矩大小，計算結果顯示：若采用疊加反向電流來限制故障持續時間，高速真空斷路器比傳統斷路器對汽輪發電機有更好的保護效果。
然后，通過合成試驗電路的方法對真空電弧和其開斷能力進行了試驗觀察和驗證試驗。特別是當電弧燃燒時間很短時，確定這種電弧是否滿足高速真空斷路器的要求。這種測試電路由真空斷路器、操動機構，帶有開關、電容器和電抗器的高頻電流源組成。真空滅弧室是由銅烙制作觸頭和縱向磁場電極構成。這中滅弧室因其高開斷能力而著稱。在縱向磁場電極中，真空電弧弧柱與縱向磁場平行。改變高頻電流源中電容器和電抗器的值來計算在電流開斷時電流變化率對開斷性能的影響。
試驗結果展示了戶外高壓真空斷路器的電弧特性和開斷能力。在觸頭分開的瞬間電弧被點燃并集中在燃燒點。觸頭分開后的幾個毫秒內，電弧被縱向磁場擴散。滅弧限制電流隨著電流變化率的增加而逐步減少。電弧時間減少的同時，開斷限制也在減少。
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