针对以C4FN混合气体为介质的开断设备关键技术研究及工程应用问题,本项目从CaFN混合气体开断与弧后分解特性理论、大电流开断过程调控技术、小电流开断电-热-流场协调优化技术、环保电力设备研制开发及其示范运维这五个紧密关联、逐层深入的部分开展研究。
考虑新型环保气体性质与SFo气体的差异,研究复杂电场下新型环保气体击穿特性计算模型以及新型环保气体电弧开断仿真模型,通过系统仿真研究,对电力设备的绝缘结构与灭弧系统进行优化设计,充分发挥新型环保气体性能,实现气体与设备的匹配设计。
综合考虑喷口和电极材料的烧蚀及蒸汽的扩散过程,结合前述建立的电弧与喷口材料烧蚀模型和湍流模型,建立新型环保气体电弧磁流体动力学模型以及弧后热、电击穿特性评估模型,分析喷口结构、机构动态特性、充气压力、气体配方、灭弧室结构等不同因素对电弧宏观微观参数的影响规律,为断路器灭弧系统的优化设计和开断性能的提升提供理论基础和技术参考。
针对不同开断条件(充气压力、开断电流、燃弧时间、混合比例、开断次数等)下的气体,通过气质联用检测其新型环保气体电弧开断后的分解产物,研究上述不同因素对分解产物的影响,同时对计算结果进行校验和修正,为后续吸附剂和电力开关设备的运维检测研究提供依据。
研究新型环保气体的充、补气技术,研究新型环保气体的组分、泄漏检测技术和充、补气策略。通过环保型开关设备的工程示范运行,研究状态监测、性能评估等运维技术,提出基于新型环保气体的开关设备的入网及运维规范。
评价单位:“科创中国”新型电力系统装备产业科技服务团 (中国电工技术学会)
评价时间:2022-11-28
综合评价
针对以C4FN 混合气体为介质的开断设备关键技术研究及工程应用问题,本项目从CFN混合气体开断与弧后分解特性理论、大电流开断过程调控技术、小电流开断电-热-流场协调优化技术、环保电力设备研制开发及其示范运维这五个紧密关联、逐层深入的部分开展研究。首先,在C4FN混合气体开断与弧后分解特性理论方面,重点解决新型环保气体在开断不同大小电流及燃弧分解方面特性尚不明确问题。其次,针对CFN混合气体在大电流燃弧条件下的开断关键技术开展了系统的计算与实验研究。与此同时,对比分析其与SF,断路器的差异及主要原因,从喷口结构、机构动态特性、充气压力、气体配方等方面进行了CFN混合气体断路器综合性能提升的重要技术手段。并且对于CaFN 混合气体在小电流燃弧条件下,针对性地开展了环保电力设备的绝缘系统优化设计,开发了多品类的环保型电力开关设备,通过试验验证。最后,将项目研发的环保型电力设备进行了产品转化和示范应用,产生了显著的社会经济效益。
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