新型接地开关的自力型触头设计

基于新一代开关柜研发需要,依据当前接地开关现状及存在的问题,进行了插入式接地开关的自力型触头的初步设计;利用理论推导和有限元分析对设计的触头进行设计校核,并制造样机进行试验验证。试验结果表明:设计的触头满足机械寿命以及短时和峰值耐受电流试验的要求,验证了该自力型触头设计方法的合理性。     

1100kV B类接地开关三维电场数值计算与优化设计

接地开关的静电场仿真计算可以指导产品的结构优化,从而缩短产品研发周期降低产品研发费用。为了得到接地开关表面电场,以承德特高压串补用串1 100 kV B类接地开关为样本,计算接地开关分闸状态下表面电场分布。首先依据设计尺寸利用SolidWorks软件对接地开关进行实体建模;然后依据三维有限元数值计算法对接地开关典型时刻下的电场电位进行了三维有限元仿真计算,得出其电位及表面电场分布;仿真结果显示高场强出现在辅助回路均压环、静触头均压环及动触头表面;接着对接地开关高场强区域进行了优化设计,优化后均压环表面场强在安全范围内,动触头表面场强得到显著改善;最后对优化后的接地开关进行静电感应电流开合试验,试验通过,证明了优化的合理性。该仿真结果可以为1 100 kV B类接地开关的研发及推广提供理论参考。     

基于电磁斥力原理的高速触头机构仿真分析与设计

为了分析电磁斥力机构主要参数对斥力机构作用效果的影响,以指导基于电磁斥力原理的高速机械触头机构的设计,在对电磁斥力机构工作原理进行细致分析的基础上,推导出斥力的计算方程。采用有限元仿真计算的方法分析了不同机构参数对电磁斥力的影响规律,为优化设计提供依据。设计了基于电磁斥力原理的高速机械触头机构样机,样机的实验结果验证了仿真分析正确、可靠,同时表明该机械触头的初始分离时间为220μs,能够满足混合型限流断路器对高速机械触头机构快速动作、高速运动特性的要求。     

基于自然对流作用的开关柜热仿真及改进设计

针对KYN型开关柜在温升实验时触头发热温度超标的问题,依据实际结构建立三维有限元仿真模型,采用计算流体力学(CFD)软件对开关柜的温度场和流场进行了耦合仿真计算和改进设计,改进后的结果使开关柜满足国家标准对温升限值的要求,为开关柜实际运行以及降温优化设计提供参考依据。     

含膜触头静态接触下接触电阻有限元模型及其分析

对触头静态接触电阻计算进行了分析,并首次提出含膜触头接触电阻有限元计算模型。在触头无膜时的接触电阻有限元计算中,接触头边界条件是齐次第二类条件,自动满足,而触头含膜后,其接触头的膜边界条件不能自动满足。通过分析,对有限元计算中的含膜边界进行了变分计算,并编制出含膜触头接触电阻的有限元计算程序,计算了单斑点下含膜触头的静态接触电阻,计算结果与理论非常接近。     

GIS隔离开关触头温升多场耦合数值计算与分析

GIS隔离开关触头过热性故障严重危害设备的可靠运行,为实现对GIS隔离开关触头温升和过热性故障的监测,建立了包含触头的GIS隔离开关的三维涡流-流体-温度多场耦合数值计算模型,用一段电阻率可变的导体来模拟触头部位的接触电阻,通过电磁场分析计算GIS隔离开关各个部位的电流密度和功率损耗,将功率损耗作为热源载荷代入流体-温度场耦合计算模型计算导体和外壳的温度场分布。基于该模型研究了GIS隔离开关触头温升反演规律及影响因素,结果表明A、B相触头与外壳温升存在1∶0.215的对应关系,C相触头与外壳温升存在1∶0.165的对应关系,研究成果可为开展GIS隔离开关的温升监测提供理论依据与技术支持。     

新型3 kA触头机构的设计及温升分析

设计了一种混合型限流断路器用3 kA触头机构。在对动、静触头接触电阻进行计算的基础上,采用新型Ansys有限元软件对触头机构的3 kA通流温升进行仿真分析。仿真得到触头机构上的最高点温升为45 K,可满足相关标准对混合型限流断路器的温升要求。通流试验验证了仿真结果的正确性。     

电动工具用高速两相开关磁阻电机研究

本文基于电动工具驱动对高速两相开关磁阻电动机进行了研究开发。首先由单相交流串励电机驱动的打磨机工具的性能要求和尺寸限制,给出两相开关磁阻电机的额定参数及主要尺寸,然后对电机进行了电磁设计研究,重点对其阶梯气隙进行优化设计研究,以满足电机的自起动能力和低转矩脉动要求,并对设计计算结果进行了电磁场有限元仿真验证;其次研究开发了两相开关磁阻电机驱动控制系统;最后进行了样机试制和样机试验,试验结果验证了分析计算的正确性及该种电机用于高速低成本驱动的可行性。     

低压开关电器主电路温度场的有限元分析

基于有限元软件Ansys的热电耦合功能,采用导电桥模型模拟触头间电流收缩和焦耳发热,对某型低压开关电器样机的主电路进行了稳态温度场仿真计算,并通过试验验证了模型的准确性。在稳态温度场分析模型基础上,建立了开关电器瞬态温度场分析模型。使用瞬态热分析模型,对其在承受短时大电流情况下的温度分布进行了仿真,给出了判断触头静熔焊的依据,并分析了开关电器的热稳定性。仿真结果对低压开关结构优化设计提供了参考。     

直流隔离开关接触系统热稳定性仿真分析

以ZGW5-150型直流隔离开关接触系统为研究对象,运用SolidWorks软件建立触头与触指的三维简化模型,且通过理论计算其接触系统产生的焦耳热,利用ANSYS Workbench软件进行接触系统温升仿真,通过分析直流隔离开关触头与触指在稳态条件下的温升情况可知,直流隔离开关在7 500 A下可以正常工作,其接触系统最高温度为55.297℃,将仿真结果与试验数据对比,结果基本一致,误差满足精度要求。     

低压断路器检测用谐波源的建模和仿真

为满足低压断路器谐波抗扰度试验的要求,基于电力电子技术,根据低压断路器检测用谐波源的设计要求进行了谐波源的建模与分析。在Matlab/Simulink仿真运行环境下,搭建仿真电路并给出了获取设计参数的方法。仿真结果表明,所设计的谐波源各项技术指标均满足相关标准的试验要求,为谐波源的设计提供了基础性的解决思路。     

模拟低压限流断路器开断特性的数值方法及其应用

本文提出一种用以模拟低压断路器开断特性的数值方法,它把开断过程分为快速机构动作、电弧停滞、电弧运动和熄弧等几个阶段。在机构动作过程中,采用了磁场、瞬态电路和机械运动方程相耦合的求解方法,计算中考虑了触头间的电动斥力和热脱扣器及其它元件的内阻,电弧数值模型基于实验,这些都导致开断过程计算结果和实测结果比较一致。文中还介绍了提出的模拟方法在预测断路器限流特性、选择最佳结构参数及开断波形数值分析方面的应用。     

考虑多节点条件约束的柔直系统故障限流器与断路器优化配置方法

首先建立了适用于多节点柔直系统的潮流及故障电流的数值计算优化模型,并在三端仿真系统中验证了所建模型的准确性.随后设置约束条件及目标函数,利用粒子群优化算法建立了多端柔直系统中故障限流器与断路器的优化配置数学模型.在3节点环网中进行优化求解,并将结果配置到仿真模型检验其限流效果,验证了所提优化配置方法的准确性.最后通过所提多目标粒子群优化算法对11节点柔直系统进行故障限流器与断路器配置的优化求解,并将所得结果与多目标遗传算法进行对比.结果表明,所提优化配置方法具有较高的普适性,可实现多节点柔直系统中故障限流器与断路器的低成本配置.     

SF_6压气式断路器中热回流现象的数值研究

建立了一种描述ＳＦ_６压气式断路器在短路开断过程中灭弧室内发生的热阻塞和热回流现象的数学模型,利用改进型流体网格法对该模型进行了数值模拟,计算了在开断的不同时刻灭弧室中的气流特性,根据数值计算的结果对热阻塞及热回流现象时断路器的开断性能的影响进行了分析。     

压力测量及其在低压断路器灭弧室优化设计中应用

介绍了压力传感器,灭弧室内产气材料的选择,排气通道和外壳的优化设计及低压断路器灭弧室压力测量的方法,实例介绍压力测量在低压灭弧室优化设计中的应用。     

基于SolidWorks的断路器储能弹簧强度与疲劳分析

储能弹簧是弹簧操作机构断路器重要部件之一,通过利用SolidWorks对储能弹簧进行三维建模,对其在储能时最大拉伸工况下进行有限元分析,获取储能弹簧应力应变分布情况。在此基础上,对其进行疲劳强度分析,得出储能弹簧的使用寿命及安全系数等相关数据。结果表明,储能弹簧符合设计要求,分析结果为断路器的设计提供可靠的分析数据。     

真空断路器动态特性仿真与最优化设计

为了对真空断路器进行优化设计,应用机械系统动力学自动分析软件ADAMS(automatic dynamic analy-sis of mechanical systems)根据断路器实物模型搭建了断路器虚拟样机模型,并对其进行了动态仿真,仿真与实验结果对比验证了模型的正确性.对仿真结果进行了动态特性分析,得到了动触头位...     

能谱熵向量法及粒子群优化的RBF神经网络在高压断路器机械故障诊断中的应用

高压真空断路器是电力系统开关设备中极其重要的一种高压电器,而高压断路器故障中80%是由于机械特性不良造成,为此通过小波包变换对高压断路器机械振动信号进行了分析,以信号的能谱熵作为特征输入向量,建立了粒子群优化(PSO)径向基函数(RBF)神经网络的高压断路器故障识别系统模型,最后对实际高压断路器振动信号进行获取分析并得到结果。实验结果表明,高压断路器正常信号能谱熵向量各元素分布比较均匀;而故障信号所得能谱熵向量各元素变化较大且有一定变化规律;粒子群优化后的RBF网络模型在正确率、精度等方面高于传统神经网络模型。实验结果表明该方法用于高压断路器的故障诊断是可行的,并且可以为断路器的故障诊断提供更好的理论依据。     

考虑电动斥力的低压直流断路器动力学仿真及应力分析

以多体系统动力学为基础,建立低压直流断路器的动力学模型。将机械运动方程和电路、电磁场方程耦合求解,从而实现考虑电动斥力的断路器分断过程仿真。通过有限元分析软件Ansys与多体动力学分析软件ADAMS的协同仿真,建立断路器的刚一柔耦合动力学模型,完成关键零件在断路器短路故障分断过程中的强度分析,为断路器设计中关键零件的设计和优化提供一条有效的途径。     

磁通变换器的优化设计

磁通变换器是低压断路器智能脱扣器的执行元件,它的性能关系到断路器工作的可靠性.介绍磁通变换器的工作原理,基于静、动态设计的优化设计方法及国内外这一技术的进展.