Investigation on the spatial arc resistance distribution of switching arcs in gas filled high voltage circuit breakers

充气高压断路器操作电弧空间电弧电阻分布研究

基本信息

  • 批准号:
    163482480
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2009-12-31 至 2015-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In the field of high voltage circuit breakers self-blast circuit breakers filled with sulphur hexa fluoride (SF6) are state of the art. They are used for switching electric circuits of the high voltage power supply systems. As these breakers serve as protective components, they are required tointerrupt nominal currents as well as short circuit currents in case of a failure.Due to the high global warming potential of SF6, alternative gases are investigated aiming for economic and ecologic advantages. One possible substitute is carbon dioxide (CO2). It is necessary to investigate, if this substitute can be used and whether the design of a SF6 circuit breaker has to be changed for an optimal switching performance of a CO2 circuit breaker. A deep understanding of both the physical processes and the mathematical models, which can be applied on different gases,are required in order to save time and costduring intensive experimental tests of such a development process. This helps to improve the design of circuit breakers, which were initially optimized for SF6,for alternative gases.State of the art simulation tools for circuit breaker development and design are designed for investigating SF6 breakers with conventional geometric assemblies. As they are configured via an ex-post view on experiments they cannot be applied to alternative assemblies and gases. Hence the measurement system, which has been developed in the first project, shall be used for investigating the arcing behaviour for different gases and flow conditions. This information can be used to derive suitable simulation models. These models shall in particular be able to enhance the development of circuit breakers with SF6 substitutes. Up to now state of the art simulation tools are not able to calculate the different cooling mechanisms of CO2 in contrast to the mechanisms of SF6. In addition to the applicability of the models for different gas alternatives, the customization of breaker geometry for the quenching gas is of vital importance.Using the previous investigations as well as the developed measurement system as a basis for further parameter variations, the physical processes during the switching process of a circuit breaker can be better understood. Hence this understanding can be implemented in numerical models. Next to the variation of the nozzle-geometry and the quenching gas pressure the main focus is on the variation of the blowing gas. For instance the gases SF6, CO2 and air shall be used for the investigations. The derived simulation models are required to be applicable for the development of non-SF6 circuit breakers.
在高压断路器领域,充注六氟化硫(SF6)的自爆断路器是目前最先进的断路器。用于高压供电系统的电路开关。由于这些断路器作为保护元件,它们需要在故障情况下中断标称电流和短路电流。由于SF6具有较高的全球变暖潜势,为了经济和生态优势,人们正在研究替代气体。一种可能的替代品是二氧化碳。有必要研究是否可以使用这种替代品,以及是否必须改变SF6断路器的设计以获得CO2断路器的最佳开关性能。在对这种开发过程进行密集的实验测试期间,需要对可应用于不同气体的物理过程和数学模型有深入的了解,以便节省时间和成本。这有助于改进断路器的设计,该断路器最初针对SF6进行了优化,用于替代气体。最先进的断路器开发和设计仿真工具是为研究具有传统几何组件的SF6断路器而设计的。由于它们是通过对实验的事后观察来配置的,因此它们不能应用于替代组件和气体。因此,在第一个项目中开发的测量系统应使用用于研究不同气体和流动条件下的电弧行为。这些信息可用于推导合适的仿真模型。这些型号尤其应该能够促进使用SF6替代品的断路器的开发。到目前为止,最先进的模拟工具还不能计算出二氧化碳与SF6不同的冷却机制。除了模型对不同气体选择的适用性外,淬火气体的断路器几何形状的定制也至关重要。利用先前的研究以及开发的测量系统作为进一步参数变化的基础,可以更好地理解断路器开关过程中的物理过程。因此,这种理解可以在数值模型中实现。除了喷嘴几何形状和淬火气体压力的变化外,主要关注的是吹气的变化。例如用于研究的SF6, CO2和应使用气体。导出的仿真模型需要适用于非sf6断路器的开发。

项目成果

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