126kV二氧化碳GIS快速接地开关感应电流开断特性研究

"双碳"目标背景下,研制无氟开关设备意义重大.该文采用二氧化碳(CO2)作为快速接地开关灭弧介质,建立电弧数学模型,开展126kV电压等级快速接地开关电磁感应电流开断仿真研究,分别计算无气吹、气吹辅助熄弧结构的快速接地开关感应电流开断过程气室压强、电弧温度、弧后介质绝缘恢复强度,分析讨论气缸半径、分闸速度、充气压强对快速接地开关开断能力的影响,提出适用于CO2介质的快速接地开关熄弧结构设计方案.研究结果表明:与无气吹熄弧结构和吸气式辅助熄弧结构相比,采用压气式辅助熄弧结构的CO2快速接地开关开断能力最强;增大气缸半径、提高分闸速度、增加充气压强均可进一步提升CO2的熄弧性能.当气缸半径为45mm、分闸速度为2.55m/s,充气压强为0.8MPa时,压气式辅助熄弧结构CO2快速接地开关可在燃弧后的第一个电流零点将电磁感应电流成功开断,弧后绝缘强度恢复速度为26.33kV/ms,高于标准规定的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)23.34kV/ms的标准值.制作模型样机,验证了计算结果准确性,考核了样机的感应电流开合能力.研究结果成功指导并研制出一台126kV CO2气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)用快速接地开关,具备B类感应电流开合能力.