隔离开关触点静态接触下热稳定性研究

为了研究GW4-220 kV高压隔离开关热稳定性,在建立矩形和W形截面触指触点静态接触下接触系统稳、瞬态数学模型和有限元模型的基础上,从理论和仿真两方面研究了隔离开关在50 kA/3 s下的热稳定性。结果表明:导电回路发热主要出现在接触系统,而接触处发热又主要为接触电阻发热,最高温度出现在接触线处;在承受短路电流50 kA/3 s时,热稳定性较差;W形截面触指系统最大温升明显小于矩形截面触指系统。     

特高压直流隔离开关载流技术研究北大核心CSCD

1 120 kV特高压直流隔离开关的核心问题在于其通流能力,而载流系统的接触部位温升大小决定了隔离开关的通流水平。文中从接触电阻理论出发,研究了接触压力与接触点数对接触电阻的影响规律,设计了一种双层环形触指/触头载流结构,开发了环形触指的制造加工工装及加工工艺流程,并在环形触指/触头的基础上设计出了高载流技术的新型1 120 kV特高压直流隔离开关。为进一步研究隔离开关载流性能,文中对触指/触头接触部位进行了独立的电—热耦合分析,结果显示载流系统最大温升61.56 K,满足国标规定的温升值65 K。最后,通过隔离开关载流系统温升试验、动热稳定试验以及直流隔离开关整机的绝缘试验,进一步验证了设计的载流系统的可靠使用性能。     

GIS隔离开关温度分布特性的试验研究

气体绝缘组合电器(GIS)为全封闭紧密结构,其内部的隔离开关易于产生机械接触缺陷,在运行电流作用下,一旦隔离开关出现接触不良,将引起温度异常升高,通过温度检测可对GIS隔离开关机械连接状态进行判断。为了获取隔离开关内部动触头温度与设备外壳温度之间的关系,本文基于550 kV GIS开展温升试验,在GIS隔离开关周围布置温度传感器测量温度分布,同时在GIS外壳上进行外部温度的测量,试验研究了不同电流、不同接触电阻下的GIS内部及外部温升规律,结果表明GIS外壳与隔离开关触头的温升存在线性关系,正常情况下顶部外壳温升每上升1 K,对应触头温升提高1.924 K,而故障情况下,对应的触头温升提高2.85 K,并且顶部外壳温度变化范围大,对设备内部温度变化敏感,具有较好的温度辨识性,能更灵敏准确地反映内部触头的温升情况。试验结果分析阐明了GIS内部热源、热量传导路径及温度分布特点,为通过GIS外部温度检测进行内部温度的反演提供了试验基础。     

GW6B-252型隔离开关异常发热数值仿真与实验对比分析

高压隔离开关异常发热一直是电力系统当中长期存在的安全隐患,系统研究其异常发热现象并采取一定的技术手段对其进行实时监测具有重要意义。文中以GW6B-252型高压隔离开关为例,通过有限元数值仿真模拟探究了不同接触电阻、不同负载电流及不同镀层材料等3种因素对隔离开关异常发热的影响,在此基础上,通过实验获取了不同接触压力、污秽程度、蚀点程度、镀层材料、负载电流作用下隔离开关稳态热点温升的分布特性。对比分析仿真与实验结果,提出了不同影响因素对隔离开关热点温升的影响程度或表现形式不同的结论,对隔离开关维护检修工作具有一定的指导意义。     

GW16型隔离开关热稳定性仿真分析

以GW16型高压隔离开关接触系统为研究对象,首先运用NX建立其接触系统的三维简化模型,然后利用Maxwell与ANSYS Workbench联合进行动静触头温升仿真,分析其接触系统动静触头在稳态和瞬态条件下的温升情况可知,GW16型高压隔离开关在3 150 A下正常工作,其接触系统最高温升为59.606℃,同时可以满足瞬时大电流的冲击。将仿真结果与试验数据对比,误差小于5%。分析表明:利用Maxwell与ANSYS Workbench进行GW16型高压隔离开关动静触头温升仿真分析,可以确定其动静触头温度分布状况,避免传统理论计算查询参数的复杂性及计算的繁琐性,为提高GW16型高压隔离开关的可靠性提供强有力的参考依据。     

基于有限元的隔离开关触头系统电-热耦合场计算与热稳定性分析

隔离开关在高压电网中使用量巨大,其工作可靠性将直接影响电网的稳定运行。导电回路(尤其是动、静触头接触部位)过热经常给隔离开关正常运行造成隐患。本文采用电-热间接耦合的有限元法,首先进行涡流场计算以求出电流密度与生热作为载荷;随后综合运用接触力学和电接触相关理论,计算了接触电阻以及热流密度;最终论文分析了自然对流条件下触头系统热稳定性情况。通过分析温升,证明其具有较强热稳定性。本文研究结果具有一定的工程实用价值与指导意义。     

GW6B-252型隔离开关触头温升与接触状态关系研究

高压隔离开关异常发热是电力系统中长期存在的安全隐患。温升是评估隔离开关运行状态的一个重要指标,接触电阻值是表征导电回路联接是否良好的关键参数。隔离开关设备的温升主要受接触电阻控制,接触电阻值变化时,将引起隔离开关整体温度分布改变。文中针对隔离开关不同缺陷对隔离开关触头接触电阻和触头最大温升的影响进行相关试验,最终得到GW6B-252型隔离开关触头压力应该在400 N以上,且触头污秽对隔离开关温升影响最大的结论。     

等效热路在共箱隔离开关温升计算中的运用

隔离开关是气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)的重要设备,而温升试验是其型式试验的关键环节之一。为了在开发阶段更准确地评估隔离开关运行在大电流工况下的温升,基于传热学原理,考虑集肤效应、接触电阻、散热阻抗等因素,并兼顾到三相共箱设计,提出了一种基于等效热路模型的计算方法。将计算结果和试验数据对比分析,结果表明,所提出的计算方法能相对准确地评估三相共箱隔离开关重点节点的温升,为新产品开发提供重要依据。     

800kVGIS隔离开关磁场-温度场计算与分析

800kV GIS隔离开关在实际运行中由于电阻损耗发热而温度升高,甚至超过允许温升,从而影响其工作性能,为了保证其工作的安全性和可靠性,建立了三维有限元分析模型对800kV GIS隔离开关的工频磁场进行分析。首先计算出隔离开关上的磁感应强度分布及涡流损耗,然后将涡流损耗值作为体积热源计算800kVGIS隔离开关的温度场,得出各部分具体温升值。结果表明:在环境温度为27.3°C的工作条件下,隔离开关主导体上的温升约为26.3K,外壳温升约为13.3K。计算结果和试验测试数据的对比验证了方法的准确性,进而为产品设计提供参考,为提高GIS隔离开关运行可靠性提供理论依据。     

基于等效热路模型的GIS隔离开关温升计算

隔离开关是电力系统中关键的一次设备。表征设备负载能力的温升,特别是GIS封闭式隔离开关温升的计算在工程上具有重要参考价值。针对GIS隔离开关的热计算,基于传热学基本原理,建立了220 k V三相共箱式SF_6隔离开关等效热路模型,给出了GIS外壳及导体表面的对流换热及辐射换热的计算公式,提出了针对其在运行工况下,考虑环境温度、接触电阻、负荷电流等因素的稳态热场计算方法,计算结果与FEM计算结果的对比分析表明,所提出的模型能有效、快速计算GIS隔离开关正常运行条件下的热点温升,为电力设备的动态增容提供重要参考。