高海拔微型断路器分断性能的数值仿真分析及应用

摘要

高海拔环境下,以空气为灭弧介质的微型断路器分断性能下降,发生短路故障时大电流对电力系统和设备本体的危害加大。为分析分断过程中的环境作用规律并开展优化设计,文中依据高海拔环境下电弧电压的变化规律将分断过程划分为四个阶段,推导出相应的电弧电压电流数值方程,分析不同预期分断电流、合闸相角、气压和电弧电压对分断过程的影响,求解数值方程得到断路器在不同条件下的电弧电流电压波形,并开展不同电流、合闸相角下的分断试验验证,得出随着分断增大,断路器分断性能考核最严格合闸相角明显改变,再在该相角下分析气压下降时的电弧电压和大电流危害表征量的变化规律,综合考虑灭弧能量和焦耳积分增加值得到高海拔环境下大电流危害增加百分数,得出低气压下断路器分断性能明显劣化,并开展断路器优化设计,数值计算其电弧参量并试验验证优化设计后的大电流危害下降程,得出优化设计后大电流危害表征量降低至低海拔地区的相应值,所提数值仿真方法实用有效。