自能双室SF6灭弧室工作原理

下图所示的是一种典型的双室自能式灭弧室结 构,它采用了热膨胀+辅助压气的原理,从结构上它设计了热膨胀室和辅助压气室。两室间设置了单向阀片,当膨胀室内气体压力高于压气室内气压时该阀关闭,当压气室内气体压力大于膨胀内压力时阀片开启,气室内的冷态气体补充到膨胀室。压气室底部设置了高压释放阀,当压气室内气压过 高时,高压释放阀开启并释放多余的压缩气体,降 低压气室内的气体压力,减少灭弧室所需的操作功。

下图表达了这种双室自能式灭弧室的灭弧过 程,随着分闸运动的进行,由主触指和动主触头(压 气活塞)构成的主回路分离,由动、静弧触头构成的 弧回路尚处于闭合状态,原本流经主回路和弧回路 构成的并联回路的各种负载电流由主回路全部转移至弧回路,主回路的断口仅承受很低的转移电压,主断口间的介质不受开断的影响。继续分闸运动,动、静弧触头分离并产生电弧,此前的分闸运动 过程同压气式断路器一样,压气活塞压缩气缸内气 体,压气室和膨胀室间的单向阀片开启,压气室和 膨胀室内气体均获得一定程度的增压,该过程相当 于压气式断路器的预压缩过程。此后进人电弧燃 烧阶段,当开断大电流时,动、静触头间产生的电弧 加热周围气体,这些气体经吹弧通道进人膨胀室并引起该气室气体压力迅速上升,膨胀室和压气室间的单向阀片关闭,这一状态一直维持到开断过程结束。从电弧产生到静弧触头脱离喷口的这段时间,由于电弧被限制在细长的喷嘴喉部内,电弧热堵塞 效应强烈,膨胀室完成吹弧压力的建立。另一方面,由于单向阀片的关闭,压气室内的气体压力随着分闻运动的进行也在快速增加,当其压力值高于释放阀整定值时,释放阀开启释放部分气体以降低压气活塞的压气反力。当静弧触头脱离喷口喉部 后,热膨胀室内的低温高压气体经吹弧通道吹至喷 口并与电弧发生强烈的能量交换,随着零前电弧电流的减小,电弧及热边界区直径减小,电弧对喷口的堵塞效应减弱,喷口内冷气气吹作用加强，当电流过零时熄灭电弧完成开断。当开断小电流时，由于电弧能量较小，电弧能量不能使热膨胀室建立起灭弧所必需的吹弧压力,这种情况下,压气室内的气体通过两室间开启的单向阀将压气室内的高压气体补充到膨胀室,并在喷口开放时获得吹弧所需的最小压力(临界压力),当喷口开放时完成小电流的开断。

可以看出,这种双室自能式灭弧室的设计很好 地解决了大小电流的开断问题,不同大小的电弧电 流有不同程度的堵塞效应,两室间单向阀片会根据 两室的气压情况自动开启或关闭,在喷口开放时膨 胀室内有足够的气体压力保证良好的吹弧效果,避 免出现临界电流。同时,由于开断短路开断电流所 需的吹弧气压由气体热膨胀建立,与气缸的机械压气无关,因此气缸直径的选取会小一些。高压释放 阅的设计既保证了开断小电流时有足够的吹弧气压,又不会因为开断大电流时使压气室内气压过量 增加,从而显著降低灭弧室所需的操作功。