分段求解的弹簧操动机构断路器合闸优化设计

在合闸优化设计的过程中,由于其优化变量的增加,以及部分变量相关,常常使得优化求解变得困难。这里提出了一种针对具有复杂的、相关性强的变量的优化模型的分段优化求解方法,顺利完成了优化模型的求解。并通过动力学仿真分析对优化结果进行了验证,表明优化之后的断路器操作功减小46.1%,刚合速度减小5.09%,提高了断路器的工作性能和可靠性。同时也表明了这种分段优化求解的方法可为具有复杂的、相关性强的变量的优化模型提供了一种求解思路。     

模糊系统结合蚁群算法的金具温升建模

为了得到准确可靠的阀厅连接金具温升模型,运用模糊系统结合蚁群算法的方法进行建模。在分析基本蚁群算法与梯度下降法优缺点的基础上,将两种方法结合形成改进蚁群算法,即在基本蚁群算法基础上应用梯度下降算法。通过试验得到的训练数据分别用基本蚁群算法、梯度下降算法、改进蚁群算法训练模糊系统,改进蚁群算法的收敛效果优于其他两种方法;通过试验得到的测试数据对4种方法所得的模型进行测试,由改进蚁群算法训练模糊系统所得模型的测试效果是最好的。结果表明,若能通过试验得到足量训练数据,用改进蚁群算法训练模糊系统的方法对阀厅连接金具的温升进行建模是可行的。     

126kV真空断路器的运动建模与优化设计

根据对真空断路器运动原理的分析,建立了126kV真空断路器的动力学模型.提出了一种新的方法来设计真空断路器产品的运动特性,该方法利用多体动力学仿真软件ADAMS 建立真空断路器产品的虚拟样机模型,对真空断路器的分、合闸过程进行仿真分析,通过对样机模型结构和力学等参数的修改,最终实现产品的优化设计.仿真结果也验证了该方法的有效性.     

ZF27-800型GIS的关键技术

ZF27-800型GIS是为满足我国西北750 kV输电工程自主研发的800 kV气体绝缘金属封闭开关设备。笔者介绍了ZF27-800型GIS的研制情况,主要对800kV断路器的开断系统、绝缘系统、传动系统和动力系统的关键技术进行了分析,还对GIS中的母线、进出线套管的设计技术进行了说明。     

热态SF_6介质击穿特性研究

采用质量作用定律法计算压强0.1~2.0 MPa、温度40 000 K到300 K下SF_6等离子体组分体积分数,分析热态SF_6介质(3 500 K到300 K)的成分构成及其变化过程。采用两项近似法求解玻尔兹曼方程,计算不同折合电场下热态SF_6介质中电子能量分布函数,分析不同碰撞过程中各微观粒子的折合电离系数和折合吸附系数,得到热态SF_6介质的折合击穿场强,通过300 K下SF_6气体击穿场强实验值验证了计算方法的准确性。研究表明:弧后热态SF_6介质绝缘强度恢复过程中,温度下降到3 500 K到2 300 K时,热态SF_6介质主要成分为绝缘能力较低的F、S、S2、F2,折合击穿场强值在30 Td(1 Td=1×10-21Vm2)左右;温度下降到2 300 K到1 500 K时,分解物迅速复合为绝缘性能优异的SF_6,折合击穿场强急剧上升至355 Td附近。研究结果可为揭示热态SF_6介质绝缘强度恢复机理,解决高压SF_6断路器弧后重击穿导致开断失败等问题奠定理论基础。     

直流电压下气体绝缘输电线路中微粒运动特性研究及微粒陷阱效能分析

气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)中设置微粒陷阱是最常用的微粒抑制措施,由于其真型试验需投入较高成本验证设计能效,目前多采用仿真技术手段进行辅助分析。该文针对直流电压下微粒陷阱结构设计,考虑微粒的受力及电荷变化机制,基于有限元法提出一种可以应用于实际结构中的球形微粒带电运动的仿真方法。建立320kV直流GIL管母线部分模型,在模型中分别设置四种不同类型的微粒陷阱,计算并分析不同陷阱的捕获率及其对微粒运动特性的影响。结果表明,该方法能够有效模拟直流电压下的微粒运动特性,上提式微粒陷阱的捕获能效优异,能够有效阻挡动能较大的入陷微粒,降低其逃逸的概率。该文仿真计算方法和研究结果适用于不同结构气体绝缘输电线路中不同类型微粒陷阱的捕获率分析,对开展工程上气体绝缘输电线路中微粒陷阱的选型及布置具有指导意义。     

超B类感应电流快速释放装置冷态介质恢复特性计算及分析

针对超B类感应电流快速释放装置开断过程冷态介质恢复特性进行数值计算及分析。计算开断过程中气室内电场强度和SF6介质密度,依据流注理论,得到触头间临界击穿电压曲线,通过介质临界击穿电压与瞬态恢复电压(TRV)的对比,验证是否满足该快速释放装置冷态开断能力的要求。计算结果表明:动触头到达分闸点之后,气室内SF6介质密度基本保持不变,维持在27 kg/m3左右,而场强随开距的变化较明显,因此,电恢复过程是影响介质恢复特性的主要因素;超B类感应电流快速释放装置在冷态开断过程中,开距小于25 mm时临界击穿电压值小于TRV值,说明在此开距范围内,重击穿的可能性极大。     

基于SF_6分解产物的1100 kV滤波器用柱式断路器工况评估方法

1 100 k V滤波器用柱式断路器作为电力制造行业推出的新型高电压设备,是特高压电网中重要的控制和保护设备,其开合过程中产生的电弧会对灭弧室中的触头及喷口造成烧蚀,随着开合次数增加烧蚀程度会不断加重,造成断路器开断能力下降,因此需要找到有效的方法,来评估频繁开合操作对灭弧室运行状态造成的影响。文中通过对某型1 100 k V滤波器用柱式断路器开展C2级试验,对试验后设备内部SF_6分解产物进行检测、化学机理分析及设备解体检查,提出了通过检测CF_4体积分数来评估1 100 k V滤波器用柱式断路器开合容性电流操作对灭弧室工况造成影响的方法,该方法可为其他SF_6断路器的维护检修提供参考。     

特高压交流开关型可控避雷器的参数选择和样机研制

鉴于特高压交流输电系统深度降低操作过电压的迫切需求,及目前操作过电压常规限制措施——断路器加装合闸电阻和常规避雷器在经济性和运行可靠性方面存在的不足,提出一种自适应运行条件变化的操作过电压柔性限制方法。该方法的核心内容是将在变电站线路侧安装可控避雷器和在线路中部安装常规避雷器结合起来,深度降低操作过电压,取消断路器合闸电阻。可控避雷器技术是操作过电压柔性限制方法的核心,目前主要聚焦于特高压交流开关型可控避雷器技术研究。阐述了开关型可控避雷器技术的工作原理;给出特高压交流开关型可控避雷器的参数选择,包括额定电压、可控比、避雷器本体参数和控制单元(包括控制开关和控制器)参数等;研制出避雷器本体、控制单元和控制器;在此基础上,经过整体集成,研制出可控比为15%的特高压交流开关型可控避雷器样机。并对样机开展了电气性能试验研究,充分验证了开关型可控避雷器的可行性和可靠性。可控避雷器的研制成功为特高压交流输电系统操作过电压限制提供了一种新技术,可显著提高工程的经济性和可靠性。     

1100kV柱式断路器地震模拟振动台抗震试验研究

地震模拟振动台抗震试验是电气设备抗震设计及验证的重要手段之一。以1 100 kV全复合套管柱式断路器为研究对象,依据特高压电气设备抗震试验方法对是否带拉筋或减震器等4种状态开展了地震模拟振动台试验。通过输入白噪声及标准时程波地震试验,可得到断路器的自振频率及关键部位的加速度、应变响应。对比分析4种不同状态下断路器的地震响应特点,掌握了拉筋和减震器对断路器动力特性、抗震性能影响的机理。结果表明:地震作用下4种不同状态下的断路器的最大应变都发生在支架顶部和复合套管根部;断路器地震响应复杂且呈现非线性特性。地震作用下设置拉筋、安装减震器均能有效提升断路器的抗震能力。