基于真空和SF6氣體兩種不同滅弧介質(zhì)的滅弧特點,分析真空滅弧室與SF6滅弧室串聯(lián)組成的混合斷路器可獲得更大開斷能力的機理。根據(jù)混合斷路器開斷能力提高機理提出對其操動控制機構(gòu)的要求,并將額定電壓12 kV,開斷電流20kA的真空斷路器與額定電壓12 kV,開斷電流6.3 kA的SF6斷路器串聯(lián)搭建光控模塊式混合斷路器實驗?zāi)Ｐ�。對實驗�(zāi)Ｐ瓦M行短路電流開斷測試,并對比單個SF6斷路器與基于相同SF6斷路器串聯(lián)真空斷路器的混合斷路器的短路電流開斷能力。得出SF6斷路器與混合斷路器的開斷容量曲線,混合斷路器相比SF6斷路器開斷容量增益倍數(shù)在1.4以上。證明混合斷路器可在不增加SF6氣體使用量的前提下提高短路電流開斷容量。

　　A novel type of hybrid,light-controlled circuit-breaker was developed by combining the vacuum interrupter and the SF6 interrupter in series to improve the breaking capacity.To characterize its breaking capacity gain,a prototyped hybrid circuit breaker was designed and constructed,consisting of a vacuum interrupter (a rated voltage of 12 kV and a breaking current of 20 kA),a SF6 interrupter(a rated voltage of 12 kV and a break current of 6.3 kA) and a light-control module.The preliminary test results show that the breaking-capacity gain of the newly-developed hybrid circuit breaker is 1.4 times higher than that of the SF6 interrupter,without increasing the amount of SF6 gas.The operating mechanisms and possible improvements of the hybrid circuit-breaker were also tentatively discussed.

　　目前超高壓大容量領(lǐng)域開關(guān)介質(zhì)由SF6 氣體一統(tǒng)天下, 而SF6 廢氣的毒性以及泄漏后對環(huán)境的危害近年來受到廣泛關(guān)注, 因此一種新型的大容量開關(guān)設(shè)備亟需開發(fā)。基于真空滅弧室與SF6 滅弧室串聯(lián)的混合斷路器是新型大容量開關(guān)研究的一個方向�；旌鲜綌嗦菲骷夹g(shù)實質(zhì)是在不增加SF6 氣體使用量的前提下, 利用真空斷路器和SF6 斷路器各自的技術(shù)特點與優(yōu)勢完成更大短路電流的開斷。在現(xiàn)代電子操動技術(shù)和光電控制技術(shù)日趨成熟的條件下, 把混合式斷路器應(yīng)用到超高壓大容量開關(guān)領(lǐng)域已成為可能。

　　基于真空滅弧室與SF6 滅弧室串聯(lián)的混合斷路器(HCB) 研究始于上世紀(jì)60 年代 。各國研究者經(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn), 具有完全不同物理性質(zhì)的兩個滅弧室串聯(lián)在開斷短路電流時有著積極作用: 在電流過零前瞬間, SF6 電弧幫助真空電弧熄滅, 而當(dāng)電流過零后, 真空電弧幫助SF6 電弧抑制恢復(fù)電壓的上升過程。這是因為在開斷過程中真空滅弧室處理瞬態(tài)初始恢復(fù)電壓(TRV) 陡峭上升部分時具有卓越性能, 而SF6 滅弧室能夠很好地承受瞬態(tài)恢復(fù)電壓峰值。然而目前國內(nèi)外關(guān)于HCB 相對于SF6斷路器的開斷容量增益特性尚未見報道, 兩滅弧室間的最優(yōu)協(xié)同動作時刻仍未量化確定, HCB 的工業(yè)化應(yīng)用與推廣還有待進一步研究。

　　本文在討論HCB 獲得更高電流開斷能力的機理、分析其瞬態(tài)電壓恢復(fù)過程的基礎(chǔ)上搭建了光控模塊式HCB 實驗?zāi)Ｐ汀�實驗�(zāi)Ｐ椭姓婵諟缁∈遗cSF6 滅弧室協(xié)同動作時間分散性小, 可滿足分析其在不同協(xié)同動作時刻開斷容量增益特性的要求。過短路電流開斷實驗比較了SF6 斷路器與相同SF6斷路器串聯(lián)真空斷路器的HCB 開斷能力, 并得出SF6 斷路器與HCB 的開斷容量曲線及HCB 對于SF6斷路器的容量增益曲線, 證明真空斷路器可以部分承擔(dān)SF6 斷路器開斷電流的責(zé)任, HCB 具有比SF6斷路器更加優(yōu)越的開斷能力。

結(jié)論

　　 在介質(zhì)恢復(fù)過程中, 真空斷路器快速的介質(zhì)強度恢復(fù)特性利于SF6 斷路器介質(zhì)強度恢復(fù); 如承受恢復(fù)電壓較早的真空滅弧室發(fā)生重擊穿, 只要恢復(fù)電壓的峰值和上升速度低于SF6 滅弧室介質(zhì)強度的極限值, 整個HCB 并不會因為真空滅弧室發(fā)生重擊穿而導(dǎo)致開斷失敗;

　　基于真空斷路器與SF6 斷路器串聯(lián)的光控模塊式混合斷路器結(jié)構(gòu)簡單、可控性強、動作分散性小, 能滿足真空斷路器與SF6 斷路器在不同時刻協(xié)調(diào)動作研究其開斷容量增益特性的需要;

　　實驗證明, 真空滅弧室首先開斷短路電流并承擔(dān)瞬態(tài)起始恢復(fù)電壓, 替SF6 滅弧室承擔(dān)部分開斷短路電流的責(zé)任有助于SF6 斷路器介質(zhì)強度恢復(fù)。HCB 短路電流開斷容量明顯高于SF6 斷路器,開斷容量增益倍數(shù)在1.4 以上, 證明了HCB 可在不增加SF6 氣體使用量的前提下提高短路電流開斷容量。