[发明专利]一种利用磁场提升多腔室结构灭弧效率的方法

说明书

本发明涉及过电压保护装置技术领域，具体涉及的是一种利用磁场提升多腔室结构灭弧效率的方法，可提升多腔室灭弧结构的性能。本发明中所提出这种磁场提升多腔室结构灭弧效率的方法，可在多腔室结构被击穿产生电弧时进一步加速结构内电弧等离子体的运动，缩短电弧喷出及熄灭时间，提升灭弧效率。本发明是在原有腔室结构内基础上设置非恒定磁场，磁场的磁感应强度为0.1~5T，磁场方向与灭弧腔室单元内电极间中轴线、腔室喷口中轴线相垂直。通过磁场，可在气动压力加速的基础上，使电弧等离子体受到朝喷口方向的洛伦兹力，加速电弧等离子体运动，缩短电弧喷出及熄灭时间，从而达到提升多腔室结构灭弧效率。

技术领域

本发明涉及过电压保护装置技术领域，特别涉及一种利用磁场提升多腔室结构灭弧效率的方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人们对电的需求量越来越大，对各种电压等级电网运行的技术经济指标的要求日益提高。配电网是电力系统的重要组成成分，它直接面向广大电力用户，负责分配电能的网络，将电能输送进千家万户，与人民的生产活动和生活息息相关。

现有配电线路的雷电防护措施存在明显不足，如采用安装传统并联间隙装置，虽具有安装方便、价格低廉，可保护绝缘子免于电弧灼烧等优点，但往往会一定幅度提高雷击跳闸率。而配电线路遭受雷击后，大概率会造成雷击跳闸导致停电事故的发生，同时雷击配电线路还会造成绝缘子灼伤、炸裂、掉串以及线路避雷器击穿等严重后果，一部分线路还会因雷击断线，因此进配网雷击故障极为严重，亟需一种更加有效的防雷保护措施。

已有学者提出，多腔室结构具有良好的灭弧性能，可以弥补传统并联间隙装置无法自发灭弧的缺点，降低雷击跳闸率，但目前腔室的灭弧能力有限，导致实际装置体积庞大难以安装使用。多腔室结构淬弧能力的体现是由于狭小半密闭的气动压力推动电弧等离子体运动实现淬弧，增强气动压力只能优化腔室结构，但对结构加工工艺和材料选择带来了巨大挑战。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种利用磁场提升多腔室结构灭弧效率的方法。本发明从加速电弧等离子的角度出发，选择通过在淬弧结构中合理设置磁场来实现加速，相比基础结构，结合了气动压力和洛伦兹力共同加速，能有效在电弧淬灭时间提升电弧等离子运动的平均速度，提升多腔室结构的灭弧效率，缩短淬弧时间。

本发明采用的技术方案为：

一种利用磁场提升多腔室结构灭弧效率的方法，所述利用磁场提升多腔室结构灭弧效率的方法通过在淬弧结构内设置磁场，在淬弧结构的电极之间产生电弧时，电弧等离子通过气动压力向淬弧结构的缩口方向移动，在移动过程中，通过磁场作用，使电弧等离子叠加一个沿缩口方向加速移动的洛伦兹力。

优选的，所述磁场的方向具体设置如下：若将淬弧结构内喷口朝向的中轴线和高低压球球电极连线分别定义为向量则磁场的方向与向量一致。

优选的，所述磁场为非恒定磁场，在磁场区域均匀分布，其大小随时间变化，呈现随时间先增大再减小的规律，具体选用函数B＝B_m×A[exp(-Bt)-exp(-Ct)]对应的磁场，其中B_m＝0.1～5T对应磁场的峰值大小，A、B、C取为常数，t为时间，单位取为μs。

优选的，所述磁场区域涵盖淬弧结构的放电段，其中放电段涵盖放电电极及电极间电弧的气隙空间。

优选的，所述灭弧效率是选取时间T1内电弧等离子的平均速度V_av来表征的，通过公式Vav＝S/T₁能够得出电弧等离子的平均速度，其中T1的选取针对不同电流大小情况有T₁＝100～800μs，S为0～T₁时间段内求取指定函数积分即速度曲线包络线的面积。

优选的，该利用磁场提升多腔室结构灭弧效率的方法能够用于制作多腔室结构的防雷装置。

本发明的有益效果是：