自能式SF6開關試驗時滅弧室在開斷短路電流時噴口內的氣流場是動態(tài)變化的復雜過程。必須通過試驗來驗證設計和計算是否合理和正確。根據設計和試驗的經驗證明:噴口下游區(qū)的形狀和尺寸對零后弧隙介質恢復速度影響較大。
噴口下游區(qū)有三個重要參數: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))離開喉頸的束縛進入噴口下游區(qū)后開始擴散,如果電弧的擴散經過噴口下游區(qū)時,息弧氣流處于****工作狀態(tài)(音速流動、熱焓遷移率高),對觸頭間隙的介質恢復是最有利的條件。如果α角偏小(或接近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,出現亞音速流動,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,而使介質恢復速度下降;如果α角偏大,氣流快速擴散,沿氣流方向壓差增大,氣流將過量地加速,而使下游區(qū)SF6氣體密度下降導致零后電擊穿。
下游區(qū)長度L值也會影響噴口內的氣流場與密度的分布。L過短時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,而導致方式4和方式5的長燃弧開斷時電擊穿;L過長時因過分堵塞而使噴口內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斷路器設計為長噴口,分閘位置時靜弧觸頭也不拉出噴頭,其主要依靠α角的延伸擴展來解決問題)。所以L的長度應根據滅弧室結構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值時要結合A一起考慮。有研究試驗表明,增大A能改善介質恢復強度,這是因為較大的A可使下游區(qū)氣流迅速擴散,加快了過零初期弧隙熱能的排放速度,這顯然對SLF開斷時的低電壓下的熱恢復有利。但是,從BTF開斷考慮,過大的A會使下游區(qū)的氣流密度下降太大而導致電擊穿;A太小時下游排放(擴散)截面不足,噴口內的氣流場得不到充分發(fā)展,弧隙熱能及導電離子積聚過多,也會導致高恢復電壓下的弧隙電擊穿。
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