小电流直流故障电弧的数学模型及其特性

作者：熊兰; 曾泽宇^*; 杨军; 钟昱铭; 郭珂

来源：电工技术学报, 2019, 34(13): 2820-2829.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.l80429

• 直流电弧
• 电弧电阻
• 电极间距
• 铜蒸气
• 电弧特性
• 数学模型

直流系统中因电缆接头松脱、接触不良、导线绝缘破裂等原因引起的直流故障电弧,不易熄灭且难以检测,产生的高温容易引发火灾。该文搭建了一套直流电弧模拟实验平台,研究电源电压、电流和电极间距对电弧特性的影响,证明了电弧电流和电极间距是影响电弧特性的主要因素,而电源电压值决定能否产生稳定的电弧。同时,分别建立了电弧的等效电阻、电压和功率与电流、电极间距之间的数值拟合模型,通过该模型获得的电弧R-I、V-I、P-I特性以及预测模型,与青海光伏实验基地的实验数据基本吻合。同时,基于平衡态等离子体理论和Chapman-Enskog方法,获得不同电弧介质(纯空气和含铜蒸气)下的电导率-温度曲线,并利用COMSOL对不同间距下的电弧电阻进行仿真分析,含铜蒸气条件下的仿真结果与实测数据基本一致。以上研究结果为进一步研究小电流直流故障电弧的通用特性提供了理论基础。

• 单位
  输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室; 国网青海省电力公司电力科学研究院; 重庆大学