并联电感-电容支路对空气电弧电流转移特性的影响

张雨石; 吴翊; 孙昊; 吴益飞; 荣命哲; 刘天晓; 孔子扬

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (8) : 168 -176.

张雨石, 吴翊, 孙昊, 吴益飞, 荣命哲, 刘天晓, 孔子扬

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摘要

针对直流电力系统中故障电流开断的技术难题，提出了一种基于空气电弧磁控振荡特性的直流开断方案。通过对狭缝内空气电弧施加外加横向磁场，使电弧电压周期性振荡，从而在电弧与电感-电容(LC)支路间形成负阻尼振荡电流，促进故障电流转移并最终实现电流开断。实验研究了4种并联LC支路谐振频率下的电流转移过程，并分析了5～13 kA主回路电流下转移支路电容对转移电流峰值的影响。结果表明：5 kA主回路电流下提高LC支路谐振频率可缩短电流转移时间至0.84 ms,但当主回路电流增大时，需将LC支路的谐振频率调节至与电弧振荡频率一致，方可制造电弧电流过零点；增大转移支路电容可有效提升初始转移峰值电流，从而增强电流转移能力；电流转移过程中磁场衰减会导致电弧电压上升速率降低，影响谐振电流负阻尼振荡的持续性。研究验证了空气电弧磁控振荡式直流开断方案的可行性，为经济型直流断路器设计提供了新思路。