微米级金刚石颗粒开断400V直流电弧的可行性探讨

来源：电工电能新技术杂志2019年第4期北京时间：

作者：程显， 王华清， 葛国伟， 杨培远， 陈占清

单位：1. 郑州大学电气工程学院， 河南 郑州 450001；
\r\n2. 河南省输配电装备与电气绝缘工程技术研究中心， 河南 郑州 450001

摘要：为了探究固态流体颗粒新型灭弧方式在400V低压直流微网领域的应用可行性，进而提供新型灭弧方式的低压直流断路器设计思路，本文选用微米级金刚石颗粒作为低压直流断路器的灭弧介质，设计了2kV/3.5kA、电流上升率1.3kA/ms的直流合成回路，以及与之配套的灭弧室测试其灭弧性能。在预加电压为800V、短路电流峰值1~2kA条件下进行金刚石颗粒的熔丝熔断灭弧试验与操纵机构拉弧试验，分析微米级金刚石颗粒对400V直流短路电弧开断性能的影响。试验结果表明：使用平均直径为50μm的金刚石颗粒作为灭弧介质，能够有效提高燃弧电压，其燃弧电压提升幅度约为空气作为灭弧介质时的5~6倍。且采用机械力推动金刚石颗粒冲击电弧或在灭弧室内充入CO2气体等方法，均可有效提升其灭弧速度。最后讨论了微米级金刚石颗粒在用作低压直流断路器灭弧介质的可行性和提升类似固态流体颗粒灭弧性能的改进措施。

关键词：微米级金刚石颗粒, 断路器, 低压直流断路器, 直流开断

基金资助：国家自然科学基金项目（51407163）、 中国博士后科学基金面上资助项目（2017M622370）、 国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心开放课题（NEEC-2017-B07）、 河南省高校重点科研项目(16A470014)