【摘 要】
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随着电力建设的不断发展,国家电网在持续性扩大,电网容量也在不断增加。为了减少输电走廊的占地面积,同塔双回路平行架空高压输电线路日滋月益。GIS快速接地开关作为输电线路中不可缺少的一部分,其能否安全、可靠的开断故障线路的感应电流成为当今科研人员研究的热点。传统的GIS快速接地开关一般采用SF6或SF6混合气体作为气体绝缘介质。但其具有严重的温室效应,环境污染严重。寻找一种综合性能优异的新型SF6替代
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随着电力建设的不断发展,国家电网在持续性扩大,电网容量也在不断增加。为了减少输电走廊的占地面积,同塔双回路平行架空高压输电线路日滋月益。GIS快速接地开关作为输电线路中不可缺少的一部分,其能否安全、可靠的开断故障线路的感应电流成为当今科研人员研究的热点。传统的GIS快速接地开关一般采用SF6或SF6混合气体作为气体绝缘介质。但其具有严重的温室效应,环境污染严重。寻找一种综合性能优异的新型SF6替代气体对我国在环保型开关产品研发技术有着重要意义。CO2作为绝缘介质,其GWP值（全球变暖潜能指标）不足SF6气体的万分之一。2012年瑞士ABB公司成功研制出第一台以CO2作为绝缘介质的72.5k V高压断路器。2020年中国平高集团有限公司成功研制出设备等级126k V无氟环保型气体绝缘金属封闭开关设备。本文以126k V无氟环保型气体绝缘金属封闭开关设备中的快速接地开关作为样机,开展不同结构下的CO2环保型GIS快速接地开关分闸过程电弧动态特性以及弧后介质恢复特性研究。主要进行如下几个方面工作:（1）基于气流场基本控制方程和气体状态方程,建立多物理场耦合电弧数学模型。建立两种GIS快速接地开关气流场仿真模型,一种为直动式结构,另一种为压气式结构。分别对两种模型进行0.8MPa压强下开断过程电弧仿真计算,对比计算结果,分析气吹装置对GIS快速接地开关气室内温度、密度及压强的影响。（2）针对有气吹装置GIS快速接地开关开断过程进行不同速度、不同压强下的电弧仿真计算。研究不同因素对GIS快速接地开关开断电磁感应电流的影响。分析不同因素对快速接地开关气室内压强、密度、温度的影响。（3）根据流注理论以及Pedersen临界击穿判据,建立介质恢复数学模型。结合GIS快速接地开关电场与气流场计算结果,计算出弧后气室内CO2介质恢复强度随时间的变化曲线。开展对不同因素对快速接地开关介质恢复特性影响研究,给出能够满足接地开关成功开断感应电流最小分合闸速度。最后进行GIS快速接地开关开断电磁感应电流试验,验证快速接地开关是否能成功开断。
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