金屬氧化物限壓器壓力釋放過程熱力參數分析

劉羿辰,彭 瓏,方泳皓,周 瑋,董勤曉,王晨星、馬鑫晟,劉慧林

(1.國網冀北電力有限公司電力科學研究院, 北京 100045;2.中國電力科學研究院有限公司,北京 100192)

0 引言

金屬氧化物限壓器(Metal Oxide Varistor,簡稱限壓器或MOV)是串補裝置中重要的過電壓保護設備[1-4]。其并聯連接在電容器組兩端,具有非線性伏安特性,在線路故障導致電容器組電壓過高時,呈現低阻狀態,可限制電容器組電壓過快增長。由于線路短路能量較大,串補限壓器組需要較大的容量才能起到限制電容器組電壓過快增長的作用,一般多臺并聯成組運行[5-6]。但當某一個限壓器單元存在內部缺陷時,發生貫穿性擊穿故障。此時線路電流、電容器組放電電流均從故障的限壓器單元中流過,電流能量巨大,在密閉的限壓器單元內部所產生瞬時的、極高的熱量,使限壓器內部氣體溫度急劇升高、氣體體積急劇膨脹,引發限壓器壓力釋放,即限壓器發生劇烈的爆炸[7-10]。除限壓器產品的型式試驗外,國內外尚無相關研究報道。由于限壓器故障時內部電流幅值(高達500 kA以上)和能量遠遠超出型式試驗的工況[11-13],試驗室不具備此狀況下的試驗能力,亟需開展限壓器在不同工況下的壓力釋放過程研究。通過瞬態熱氣流場仿真對其熱力參數分析是一種可行的方法。

目前針對瞬態熱氣流場仿真進行熱力分析問題,相關領域學者進行了研究,郭鳳儀[14]等人提出了載流滑動摩擦副溫度場瞬態特性仿真研究,通過構建仿真模型,計算接觸面的溫度場瞬態過程,可以看出滑板存在周期性小峰值,初始階段的接觸區溫度較高,溫度梯度較大,運行后期接觸區溫度降低。……