Details

Работа посвящена исследованию возможности улучшения дугогасящих свойств автокомпрессионной дугогасительной камеры для класса напряжения 330 кВ с номинальным током отключения 50 кА, путем изменения геометрии, в частности, удлинения горловины изоляционного сопла. В работе выполнен анализ современных высоковольтных элегазовых выключателей и факторов, определяющих эффективность гашения электрической дуги. Рассмотрены особенности автокомпрессионных дугогасительных устройств, исследовано влияние давления газа, геометрии сопла и параметров дугогасящего потока на процесс отключения. Проведен анализ взаимодействия выключателя с электрической сетью при различных режимах короткого замыкания. Разработана математическая модель динамики рабочего газа в дугогасительном устройстве. Выполнено численное исследование газодинамических процессов в камерах дугогасительного устройства с различной геометрией горловины изоляционного сопла. Показано влияние геометрических параметров сопловой системы на формирование давления в дугогасительной камере и отключающей способности. Оценено влияние конструктивных параметров на отключающую способность выключателя. Показано, что использование цилиндрической проставки в горловине изоляционного сопла увеличивает отключающую способность при условии, что длина проставки не превышает диаметр горловины сопла. Для достижения данных результатов в работе было использовано следующее программное обеспечение: Mathcad, COMSOL Multiphysics.

The thesis is devoted to the investigation of the possibility of improving the arc-quenching performance of a self-blast interrupting chamber for a 330 kV circuit breaker with a rated breaking current of 50 kA by modifying its geometry, in particular by extending the throat of the insulating nozzle. The work includes an analysis of modern high-voltage SF₆ circuit breakers and the factors determining the efficiency of electric arc interruption. The features of self-blast arc-quenching devices are considered, and the influence of gas pressure, nozzle geometry, and gas flow parameters on the interruption process is investigated. An analysis of the interaction between the circuit breaker and the power system under various short-circuit conditions is carried out. A mathematical model describing the dynamics of the working gas in the arc-quenching device is developed. A numerical investigation of gas-dynamic processes in arc-quenching chambers with different insulating nozzle throat geometries is performed. The influence of the nozzle system geometric parameters on pressure build-up in the interrupting chamber and on the breaking performance is demonstrated. The effect of design parameters on the circuit breaker breaking capability is evaluated. It is shown that the use of a cylindrical spacer in the throat of the insulating nozzle increases the breaking performance, provided that the spacer length does not exceed the nozzle throat diameter. The following software packages were used to obtain these results: Mathcad and COMSOL Multiphysics.