利用开断模型分析引弧板对低压断路器电弧运动的影响

为了描述电弧在跑弧道上运动的动态过程,得出引弧板对低压断路器灭弧性能的影响规律,提出了一种基于开断模型的描述电弧在跑弧道(含引弧板)上运动全过程的分析方法。首先建立了一种基于多场耦合的对低压断路器开断过程进行仿真的方法,该方法通过对多体动力学仿真软件ADAMS进行二次开发,实现了开断过程中电路、电弧、气吹、电动斥力、复杂机械运动等多场域的相互耦合;然后以某带引弧板的低压断路器为分析对象,利用所提出的仿真方法,对电弧从起燃、运动、转移到熄灭的全过程进行了计算仿真,分析了不同引弧板形状对低压断路器开断性能的影响,并通过实验验证。计算与实验结果表明,钩状引弧板的弧形轮廓在迎着电弧运动方向上具有更大的接触面积,且弧角朝栅片方向弯曲符合电弧的整体运动趋势,有利于电弧在弧根转移后进一步进入灭弧栅片,从而减少触头的烧蚀和提升电弧进入栅片的效果。     

SF6断路器灭弧室内电弧与气流间的相互作用

采用将一维电弧模型与二维气流场相结合的计算方法，对ＳＦ６断路器灭弧室内大电流稳态燃弧期间电弧与气流间的相互作用进行了计算分析，着重研究了电弧阻塞效应及其应用，并对不同灭弧室结构对热气流场的影响进行了探讨，最后给出了更适合于混合型ＳＦ６断路器的灭弧室结构。     

栅片灭弧室电场的计算及其对灭弧性能的影响

用有限元法计算了小容量接触器灭弧室内部三维电场的分布，分析了不同的栅片放置方式对电场分布的影响，并通过试验研究了电场对电弧重燃的影响程度．分析和试验表明：将灭弧栅片竖直放置，触头灭弧区域电场分布最均匀；在弧后恢复电压电场作用下，电弧重燃率最低，燃弧时间最短     

栅片灭弧室电的计算及其对灭弧性能的影响

用有限元法计算了小容量接触器灭弧室内部三维电场的分布，分析了不同的栅片放置方式对电场分布的影响，并通过试验研究了电场对电弧重燃的影响程度，分析和试验表明：将灭弧栅竖直放置触头灭弧区域电场分布最均匀；在弧后恢复电压电场作用下，电弧重燃率最低，燃弧时间最短。     

超高压自能式灭弧室吹弧性能优化

为研究超高压自能式灭弧室的结构参数对其吹弧性能的影响,增强断路器开断过程中的吹弧效果,提升断路器的可靠性,首先,建立考虑多物理场耦合的超高压自能式灭弧室仿真模型,计算开断时灭弧室的压力和温度变化,同时,利用压力测量实验验证仿真模型的有效性;然后,通过仿真模型和控制变量法研究喷口喉部直径、喷口喉部长度和膨胀室体积对自能式灭弧室吹弧性能的影响,并以上述3个结构参数作为可控因素,以过零时刻电弧轴线平均温度为噪声因子,采用田口法与方差分析优化吹弧性能。研究结果表明:随着喷口喉部直径增大,电弧轴线整体温度升高;随着喷口喉部长度增加,电弧轴线整体温度升高;随着膨胀室体积增大,电弧轴线整体温度呈现先升高后降低的趋势;喉部直径、喉部长度和膨胀室内径对过零时刻电弧轴线平均温度的显著性分别为0.07,0.01和0.07,优化后喉部直径、喉部长度和膨胀室内径分别为29,75和55 mm;优化后过零时刻电弧轴线平均温度降低9.15%;喷口喉部直径、喷口喉部长度和膨胀室内径对吹弧性能有显著影响,其中喉部长度的影响程度最大。适当选择膨胀室体积、减小喉部直径和喉部长度能有效提高自能式灭弧室的吹弧性能,降低喷口的烧蚀程度。     

基于操动机构配合公差的断路器灭弧性能研究

针对操动机构配合公差对高压断路器灭弧室灭弧性能的影响,建立了操动机构和灭弧室联合仿真模型.通过对比联合仿真计算结果与工程试验所得数据,验证了联合仿真模型的准确性与适用性.研究结果表明:操动机构系统的配合公差等级与配合数量对灭弧室灭弧性能影响较大,配合公差等级对灭弧室灭弧性能的影响主要体现在灭弧室关键部位气体压力变化的滞后性,滞后时间最长为0.002s;考虑不同公差配合数量时,灭弧室关键部位气体速度幅值变化较大;通过选择合适的配合等级与配合数量能够提升灭弧室灭弧性能.     

12kV真空灭弧室绝缘性有限元仿真与优化

利用COMSOL 5.1软件建立真空断路器三维有限元模型,通过加载交流耐受电压分析和计算12 k V真空断路器隔室和灭弧室的电场分布以及动静触头在不同开距下的电场强度变化规律。通过仿真与优化可知:真空断路器灭弧室内屏蔽罩和陶瓷套管起到改善电场强度分布的作用;真空灭弧室4个场强较大值部位的圆角半径取2.5 mm较为合适;断路器分闸时,真空灭弧室动静触头之间的开距应取8~11 mm。仿真结果为真空断路器小型化和绝缘性能优化设计提供参考。     

基于点绘制技术的低压电器开关电弧仿真

利用点绘制方法采用不规则分布的点云来表征物体表面的特点,提出一种基于点绘制技术和非均匀有理B样条曲面拟合技术的低压电器开关电弧动态几何模型仿真方法,讨论了低压电器分断过程的仿真方法,电弧在灭弧室中的运动被清晰地从多个角度进行观察。动态电弧模型有利于分析电弧的燃弧过程,改进低压电器产品的性能。     

利用傅里叶级数理论的电弧混沌特性分析及实验研究

以高压SF6断路器开断过程中具有短路电弧的气流场数学模型建立为基础,以涡量变量、温度变量为特征量,利用二维傅里叶级数展开,得到高压SF6断路器描述电弧及气体运动的混沌特性方程。通过时间历程图、相图、Lyapunov指数图,证明高压SF6断路器电弧及气体运动系统中存在混沌特性。利用可拆卸灭弧室实验平台,采集电弧开断过程中的电流、电弧电压等数据,运用C-C算法进行数据处理,实验数据表明,当断路器额定电流、吹弧速度达到一定值后,电弧及气体运动系统出现混沌现象,并且随着额定电流、吹弧速度的增加,系统最大Lyapunov指数也增大。     

自能式SF6断路器开断过程的分析

为改进灭弧室设计 ,将喷口电弧的微积分模型及气流场分析中的特征线法联立起来 ,对开断过程中电弧与气流场间的相互作用进行了模拟 ,并通过能量平衡方程对断路器的机械特性进行了计算 ,得到了各个时刻操动机构的运动特性、膨胀室的状态参数及灭弧室内气流场、电弧的动态特性。部分计算结果与试验值进行了比较 ,二者基本吻合     

自能式SF6断路器介质强度的计算与分析

为改进灭弧室设计 ,应用有限元法对一自能式 SF6断路器灭弧室的绝缘强度进行了计算分析 ,得到了影响灭弧室电场分布的主要因素并提出了改善电场分布的有效方法。应用流注理论对断路器开断过程中的介质强度进行了计算分析。利用这一方法可以使介质强度的分析由定性变为定量 ,对灭弧室的设计和改进有重要作用     

应用于直流电网的直流断路器参数选取研究

混合式高压直流断路器所能承受的电流水平不仅反映了整个网络向故障点的馈能情况,同时也是其内部各开关器件承受能力的外在体现。直流电网的稳态潮流分布及故障时的电流变化情况则是高压直流断路器载流支路及主断路器支路参数选取的重要依据。本文以直流电网潮流分布为基础,考虑了直流电网可能存在的多种运行方式,分析了高压直流断路器承受的稳态电流水平,进而为其载流支路参数选取提供参考。同时,在基于半桥子模块结构的换流器故障机理分析的基础上,进一步研究了直流电网线路发生故障时的网络电流、换流器出口电流及换流器桥臂电流的变化情况,为高压直流断路器所需开断故障电流水平提供理论依据,并为高压直流断路器的主断路器支路参数及限流电感参数整定及其与换流站闭锁保护相互配合提供一定的参考。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建的四端环网模型上验证了所提方法的正确性。     

馗叩缪梗樱芲6断路器灭弧室的发展及其全场域数值分析

文中提出了特高电压ＳＦ６断路器的发展途径和灭弧室设计指导思想的３个重要新观点．叙述了所建立的电弧二维动态数学模型，灭弧室全场域中二维电场、二维气流场和介质强度恢复特性的数值分析．对提高ＳＦ６断路器开断能力，为５５０ｋＶ单断口ＳＦ６断路器的发展提供了理论依据和实用的计算机模拟     

基于地震响应谱分析的±500 kV混合式直流断路器改进设计

混合式直流断路器这类高耸结构极易在地震作用下产生较大的结构内力,导致其结构破坏并引发直流电网不能正常运行等事故.为了满足混合式直流断路器的9级地震烈度的紧凑模块化结构设计与抗震特性分析,以±500 kV混合式直流断路器为分析对象,通过Solidworks建立三维实体模型,导入有限元分析软件ANSYS Workbench进行模态仿真分析,得到了混合式直流断路器的前8阶非零固有频率,然后进行模拟在9级地震烈度的地震作用下的响应谱分析,得到了混合式直流断路器的等效应力和方向位移云图.结果表明:混合式高压直流断路器的动力学特性较为复杂,模态振型具有多样性.在9级地震烈度的地震激励下,混合式直流断路器满足抗震强度要求.     

气体绝缘363 kV快速真空断路器电场分析

具有快速开断能力的真空断路器能够在极短时间内开断短路电流,有利于减小短路电流对电网设备的冲击,但目前单断口的真空断路器难以直接应用于高电压等级电网。提出了一种全新的SF6气体绝缘的363kV真空断路器,采用40.5kV真空灭弧室的串并联结构,采用基于涡流驱动原理的操动机构实现短路电流的快速开断。对于高电压等级真空断路器,需要重点研究断路器内部的电场分布问题。基于总体设计结构的对称性对断路器单个单元和端部单元进行了简化,然后建立了对应的断路器三维多重介质有限元计算模型,分析了导电杆、灭弧室、接线端子等关键部件的电场强度。计算结果表明:电场严重集中于上下接线端子、转接法兰的圆角处。雷电冲击电压下,接线端子圆角和转接法兰圆角最大值分别为28.5kV/mm和22.9kV/mm,导电杆的表面最大电场为13.4kV/mm,真空灭弧室内外及其他部件均处于控制范围内。对接线端子的圆角半径进行了优化设计,确定其圆角半径为12mm,为样机的生产提供了参考。     

中频离子氮化脉冲电源的控制电路设计

介绍了自行研制的中频离子氮化脉冲电源的结构.利用UC 3825B设计了中频离子氮化脉冲电源的逆变控制电路,同时设计了一种新的灭弧保护电路.该控制电路已成功用于离子氮化脉冲电源,解决了高频变压器的偏磁问题,保护电路能快速可靠地灭弧,灭弧时间约为2.5μs.     

真空断路器灭弧室电场计算机仿真数值分析

介绍了VSm型真空断路器灭弧室内用ANSYS计算电场及电位的方法，并用ANSYS求解和分析了不同边界条件对灭弧室内电场及电位的影响，为真空灭弧室内的任意点电场及电位进行精确的定量计算与分析提供了依据．