基于UG和ADAMS的高压开关弹簧机构动力学仿真和优化

针对高压开关设计中提出的问题,建立了高压开关弹簧操作机构的动力学模型,在UG中对高压开关进行三维造型和装配;利用虚拟样机技术,在ADAMS中进行机构运动动力学仿真分析,得出了影响开关使用性能参数之间的关系,并对关键参数、动触头的速度进行了优化,为确定最合理的分闸、合闸时间提供了依据,提出了一种对高压开关进行虚拟设计的有效方法。     

进口SF_6开关的改进与分析

通过对进口SF_6开关在安装调试及运行过程中出现的几个问题,如:日本、瑞士产的开关漏气闭锁远方无显示;跳闸位置监视回路与现有回路不对应,造成跳闸位置继电器合闸后励磁不复归;以及瑞士产开关分闸掣子扭簧设计制造不合理,开关操作合闸打滑等,进行了分析验算。并结合现场实际,提出改进方案,满足了现场运行需要,提高了该型开关的可靠性。     

进口SF6开关的改进与分析

通过对进口ＳＦ６开关在安装调试及运行过程中出现的几个问题，如：日本、瑞士产的开关漏气闭锁远方无显示；跳闸位置监视回路与现有回路不对应，造成跳闸位置继电器合闸后励磁不复归；以及瑞士产开关分闸掣子扭簧设计制造不合理，开关操作合闸打滑等，进行了分析验算，并结合现场实际，提出改进方案，满足了现场运行需要，提高了该开关的可靠性。     

GW4型隔离开关运动学分析与装配方法研究

高压隔离开关在电力输送中起着至关重要的作用,对其运动学规律及装配调试特性进行研究具有重要的实践意义。文中以GW4型高压隔离开关为例,首先在分析各连杆几何关系的基础上建立了隔离开关运动学模型。然后利用MATLAB/Simulink软件深入研究各特征参数与隔离开关之间的运动学规律,并探究特征参数对安装调试特性的影响。之后通过将回转支承座与支撑立柱间的4均布孔固定连接改为腰子槽孔连接的方式,对现有产品进行了改进并完善了装配方法。最后在GW4型隔离开关试验平台上进行了试验。试验结果表明:隔离开关运动学分析与装配方法均与仿真结果一致,也有效地解决了触头触指啮合时触指单边变形过大的问题。     

控制与保护开关电器操作机构动力学仿真研究

利用虚拟样机技术建立控制与保护开关电器（CPS）操作机构动力学仿真模型,合理施加手动操作力及故障脱扣力,仿真正确有效地完成了操作机构执行开关合闸、分闸、脱扣、再扣功能的动作过程。分析扭簧刚度系数及侧凸轮形状对操作机构动作性能的影响,可辅助完成操作机构的故障点定位并确定关键参数的设置范围。     

高压异步电动机软起动器的简化等效数学模型和实验

分析了基于开关变压器的高压电动机软起动器的工作原理,对主电路中作为开关状态元件的开关变压器和作为负载的异步电动机分别建立等效电路模型,提出用一个连续变化的电感来表示开关变压器,这种模型对于电动机负载具有足够的精度。应用这种等效模型对高压异步电动机的软起动过程进行了仿真,本文提出了简化等效电路模型,并在此基础上设计了一个单片机控制的高压异步电动机软起动器。     

800 kV高压交流隔离开关研究开发

800 kV高压交流隔离开关是我国西北电网750 kV输电线路重要的开关设备。文中在国内外高压开关设备研究的基础上,进一步对800 kV高压交流隔离开关进行理论分析研究,确定了800 kV高压交流隔离开关的技术方案及结构参数,建立了800 kV高压交流隔离开关三维模型并进行机械及绝缘特性仿真分析。研制出800 kV高压交流隔离开关样机并通过了型式试验的验证。通过仿真分析和型式试验研究得出,文中设计的800 kV高压交流隔离开关结构合理,机械特性和绝缘特性满足招标要求,对后续其它系列隔离开关的研制具有重要的指导意义。     

均匀设计法在高压开关操动电磁铁动态性能优化设计中的应用北大核心CSCD

操动电磁铁是高压开关电动操作的关键驱动元件,一般通过二次回路辅助开关切断电磁铁控制回路,而为了确保辅助开关具有更长的运行寿命,操动电磁铁的额定电流应尽可能小,即其线圈的直流电阻应尽可能大。文中通过对高压开关电磁铁特性的研究,建立了能较好解释实况的动态仿真模型,并提出一种基于均匀设计法的电磁铁优化方法:耦合各关键设计参数变量,得到在指定电压下能够成功脱扣高压开关的电磁铁线圈电阻的回归模型,并对其进行最优化计算,得到电磁铁的设计参数。通过对回归拟合结果、仿真结果和样品试验结果的比较,得出回归拟合模型和仿真模型间存在4.3%的误差,仿真模型和样品试验间存在10.2%的误差,这两个误差数值较小,说明了该方法在工程设计应用中具有一定的适用性。     

基于双向电磁斥力机构的高压快速开关 缓冲特性研究

高压直流断路器对机械开关提出了进一步向快速性和高电压方向发展的需求,而缓冲问题是研制高压快速开关的瓶颈问题之一。该文针对基于双向电磁斥力机构的高压快速开关缓冲特性展开研究。首先,通过实验获得了无缓冲、聚氨酯缓冲、液压缓冲和电磁缓冲四种实验条件下快速开关的行程特性,证明了电磁缓冲是最适于快速开关的缓冲方式。然后,通过改进等效电路法,对采用电磁驱动和电磁缓冲技术的快速开关建立了综合仿真模型,通过对40.5kV快速真空开关样机进行实验,验证了仿真模型的有效性。最后,基于仿真模型,从理论上揭示了缓冲电流方向和缓冲施加时刻对电磁缓冲效果的影响规律,并给出了其设计原则。该文的研究成果解决了快速开关中的缓冲难题,为研制高压快速开关奠定了基础。     

一种新型抗干扰高压隔离开关的设计

针对户外高压隔离开关常受到外界环境等外力的作用而造成合闸失败的问题,设计了一种新型抗干扰高压隔离开关。首先通过对传统的三柱水平旋转式高压隔离开关的结构组成和工作原理进行分析,得出了造成高压隔离开关合闸过程中导电杆提前翻转的原因。然后结合槽轮间隙机构和四连杆阻尼机构的运动特点,给出了抗干扰隔离开关的设计方案与三维几何模型的建立。最后通过数值仿真对四连杆阻尼机构中弹簧的安装位置进行了确定,并验证了设计目标要求。结果表明：该结构可以有效解决传统高压开关导电杆受外力的干扰,可为隔离开关结构的优化设计提供参考依据。     

利用合闸复位时间差提高高压断路器弹簧操动机构合闸锁扣可靠性

合闸锁扣机构是高压断路器弹簧操动机构保持合闸状态的重要组成部分。当今广泛用于126 kV断路器上的CT20弹簧操动机构在操作更大负载的断路器时可能偶尔出现合闸保持不住的现象。为了解决这个由于合闸锁扣机构造成的问题,笔者提出了复位时间差的概念,即合闸保持过程中合闸锁扣机构的大掣子和小掣子达到稳定状态的时间差。通过增大复位时间差可以提高合闸锁扣机构的可靠性,并分析了对合闸复位时间差有影响的参数。通过ADAMS软件仿真得到,增大合闸保持大掣子弹簧的预压力可以有效地增大复位时间差,增大小掣子弹簧的预压力以及减小小掣子弹簧的刚度,可以有效地减小弹跳对合闸复位可靠性的影响,从而降低出现合闸保持不住现象的概率。该研究结果可以为改进CT20弹簧操动机构的合闸锁扣机构提供参考。     

高压开关的润滑技术

通过对德国工业润滑相关标准、相关实验及实际高压开关设备的润滑应用工况,解析了高压电气接触、SF6动态密封和操动机构的润滑优化依据和典型的行业应用。总结了高压电气接触润滑、操动机构、GIS密封润滑剂应用的成分、种类选择:低于60 kV的电气接触润滑,考虑到应用经济性可选择PAO(全合成烃类)+特殊皂基专用电气接触润滑脂;高于60 kV的电气接触润滑必须选择PFPE(全氟聚醚)+PTFE(聚四氟乙烯类)专用特制电气接触润滑脂;SF6动态密封根据使用的橡胶材料EPDM,需要使用PG(聚乙二醇类)、硅基础、PFPE类润滑脂,润滑的关键是和EPDM兼容性好,高粘附性但具有低摩擦系数、抗腐蚀性介质;弹簧操动机构的润滑需要考虑润滑脂的抗老化性、负载、运动方式、工作环境等要求,综合考虑,合理选择才能达到长效、安全、可靠、稳定的润滑应用。     

浅析弹簧操动机构中合闸保持分闸脱扣操作系统

操动机构是高压断路器的重要组成部分。断路器合闸位置保持的可靠性是衡量弹簧操动机构的重要指标。笔者针对目前两种典型弹簧操动机构采用的合闸保持系统运动过程进行了分析。结果表明,断路器操动机构不论采取哪种合闸保持结构,都必须稳定、可靠地完成合闸保持功能。     

基于LabVIEW的高压断路器操作机构状态评估

针对高压断路器操作机构型号的多样性,状态评估过程中标准线圈电流波形不统一的问题。提出通过对高压断路器操作机构分/合闸线圈电流波形曲线进行纵向和横向比对,来综合评估操作机构的运行状态,掌握其运行特性变化过程。并基于Lab VIEW软件平台开发了高压断路器操作机构状态评估系统。实例分析表明该评估系统可以准确的判断高压断路器电磁铁、操作机构本体、辅助开关三个部分的运行状态,及早发现操作机构的缺陷和故障隐患以便及时处理,从而提高高压断路器运行可靠性。     

基于运动仿真技术的塑料外壳式断路器机构弹簧优化设计

基于三维CAD软件UGS NX和虚拟样机仿真软件ADAMS,对某塑料外壳式断路器进行机构运动仿真,通过研究断路器机构固有分断特性,分析分断弹簧和动触头弹簧对操动机构的作用及影响,从而为弹簧参数的进一步优化设计提供有益的参考.     

旁路开关用CYA8G大功率液压弹簧操动机构试制

笔者介绍LW□-1100型支柱式双断口高压交流旁路开关用CYA8G大功率液压弹簧操动机构的设计及试制,说明在设计及试制过程中旁路开关及其操动机构与普通断路器及其操动机构依据的标准不同,从而导致设计思想及设计基准不同。差别主要体现在操作循环和对合闸动作及特性的要求上,根据要求的特点,采用了反向操作旁路开关的方法,技术性能达到了设计时的预想要求,试验结果符合标准和产品技术规范的要求。     

CT20弹簧操动机构在252kV高压断路器中的应用

目前126 kV高压断路器大量配用CT20系列弹簧操动机构,产品运行可靠,用户评价良好.由于弹簧操动机构具有诸多优点,252 kV及以上高压断路器也在推广使用.在推广使用过程中,弹簧操动机构能否可靠性操作,将直接关系到产品在系统中的运行安全.笔者就CT20系列弹簧操动机构进行了仔细的研究分析,并利用ADAMS机械动力学...     

高压快速转换开关的研制

对高压快速转换开关进行了研究,并开发出一台单相试品。该开关由6 kV/400 A真空接触器灭弧室、双向电磁推力操动机构和双稳碟簧机构组成。试验表明,该快速开关的分闸时间为0.8 ms,合闸时间为2.3 ms。     

Design and analysis of non-uniform shaped RF MEMS switch

In this paper, we present a novel non-uniform shaped cantilever based DC contact radio frequency microelectromechanical systems (RF MEMS) switch. This switch can be employed for various wireless mobile applications in frequency range of DC-10 GHz as it shows excellent RF characteristics with low actuation voltage. The design is optimized in the terms of electrostatic actuation mechanism, which included switch beam thickness, beam gap, spring shape and materials. Also, it’s optimized shape and size of contact geometry and material ensures the high reliability, high isolation and very low insertion loss. The main features of this switch are simplicity of structure, reliability of contact, excellent RF characteristics, low actuation voltage and excellent figure of merit. We investigate the proposed design with Coventorware software for electromechanical and electromagnetic analysis and, get very promising results. The paper briefly outlines the design of RF MEMS switch and also focuses on the analysis of various switching parameters.