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温度对配液压机构的断路器分闸特性的影响及速度补偿
2025-07-09 07:51    178    中华厨具网

配有液压操作机构的高压断路器,其工作参数受温度影响较大。分析了温度对断路器分闸动作特性的影响,并提出一种改变回油路的结构,加装节流阀补偿低温下断路器分闸刚分速度下降的方法由于我国地域广阔,作为电力系统中重要的保护装置的高压断路器,使用工作环境温度变化较大。一般断路器的工作温度在-4(tc~4(tc之间,因此温度的变化将对断路器的分闸特性产生重要影响。超高压断路器多配有液压操作机构,本文主要分析压气式3匕断路器。

1温度变化对断路器的影响对于配有液压操作机构的压气式sfs断路器,其分闸特性主要由液压机构和灭弧室决定。而温度对液压机构的影响较大。液压机构的原理图如所示。

对于用液压机构的断路器,将运动系统的质量全部归化到活塞,对断路器的分闸过程列出其运动方程为:液压工作缸无杆腔压力;'为液压工作缸无杆腔实际作用面积;为归化到液压工作缸活塞的总质量;-y为液压工作缸活塞行程;t为运动时间;为压气室反力;为摩擦力;'为液压缓冲力。压气室反力5、摩擦力6、液压缓冲力弋受温度的影响较小,因此对分闸的影响可以忽略。有杆腔即高压腔压力5―般取为蓄能器输出压力,由于蓄能器内预充氮气,气体压力受温度影响很大,温度的变化将将影响高压腔的压力。

液压工作缸无杆腔压力6为:道的压力损失系数;为高压油侧与低压油侧各管道中油速与运动活塞速度da'/dt之比为低压油箱的压力,一般取为大气压。由于液压机构的工作介质为液压油,液压油的运动粘度与温度存在函数关系,式(2)中的液压损失与运动粘度有关,因此温度的变化将影响无杆腔压力。

1.1蓄能器输出压力与温度变化的关系蓄能器是一种利用氮气作为介质来储存能量,并以有效功的形式将能量返回给液压系统装置。在开关液压机构中采用的蓄能器多为活塞式,由活塞将液压油和氮气分开,活塞两边的液压油和氮气的压力与它们所在侧的活塞面积成反比。因此在分析时只需考虑氮气一侧的压力温度变化关系即可。

由于液压油的体积受温度的影响变化很小,因此对于蓄能器内的氮气体积在断路器没有动作输出时可认为是定值常数。按照范德瓦尔斯方程式,可以确定某一始初体积下氮气温度和压力的关系。

范德瓦尔斯方程为:温度);k为蓄能器的氮气体积(为定值);为氮气质量w为气体常数;为氮气的摩尔质量;a、b为气体压力及体积修正系数。

对于体积一定的蓄能器,采用式(4)就可以得出其压力-温度关系,从而得出温度与液压缸有杆腔压力的关系。

1.2温度变化对无杆腔压力的影响由式(2)可以看出,无杆腔压力主要为低压油侧的压力损失,低压油侧的压力损失为沿程损失和局部压力损失,其中局部压力损失对温度变化不敏感,因此温度变化主要影响沿程压力损失,沿程压力损失为::a/沿程压力损失;z为液压管道的长度;c/为液压管道直径;为管道内沿程摩擦阻力系数;p为液压油密度;「为液流速度。其中:温度的变化会影响运动粘度v,对于开关液压机构中常用的1号航空液压油,其粘温关系的经验公式为:式(8)只适用于30c-150tc,而断路器的使用环境温度为-3(tc~50x:,而且由于在sf6断路器中管道的长度乙较短,沿程压力损失较小,因此由于温度变化引起的压力变化就不明显,温度的影响主要在于使蓄能器的压力变化较大。

2仿真分析-20c和401:时,对于用在151:容积为25l,额定压力为258mpa蓄能器的压气式110kvsf6断路器,其刚分速度及断路器分闸*大速度如表1表1不同度下的刚分速度和*大速度温度cc)刚分速度(m/s)*大速度(m/s)从表1中看出,随着温度的下降断路器刚分速度和*大速度都有下降,这将严重影响断路器的开断。

3低温下分闸刚分速度的补偿在现有的断路器设计中均用在低温时对液压油加热提高油温的方法补偿低温下分闸速度的降低,但是这种方法在使用时比较麻烦,而且需要消耗电能。

从对断路器运动方程中的无杆腔压力的分析可知,通过调节断路器液压机构回油路的压力损失系数,就可以改变断路器分闸刚分速度,即增大压力损失系数可以降低刚分速度,减小压力损失系数可以提高断路器刚分速度w.运用该原理本文提出一种新的速度补偿方法,即在回油路加装一个手动节流阀r,如。

该补偿方法的原理如下:在环境温度低时调大节流阀r的开度,使回油路的压力损失系数降低,这时虽然由于环境温度的降低造成蓄能器输出压力下降,但是由于改变回油路结构使回油路处于该状态时压力损失系数低于原断路器,因而补偿了由于温度降低所造成的刚分速度的降低,保证断路器以所需的速度特性分闸。在温度较高时调小节流阀的开度,使回油路压力损失系数增大,限制由于温度升高造成的分闸速度回升。节流阀*小开度应为使断路器在高温度时分闸速度不超上差,即应使节流阀在此开度时回油路的压力损失系数与未采用速度补偿装置前相同,以保证断路器的可靠开断。在具体实施时可采用电磁阀通过控制柜发出信号调整节流阀的开度。





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