真空断路器中关键零件机械可靠性计算与分析

1引言高压真空断路器由于具有较高的开断性能和无污染等优点,在电网中得到了广泛的使用,而它的可靠性问题也成为断路器制造厂家和电力用户关注的焦点。国际大电网会议的统计结果指出,真空断路器故障中约89%以上为断路器所配操动机构的机械故障,操动机构成为影响真空断路器可靠性的决定性因素。因此,要从理论上提高真空断路器的可靠性,首先应该开展的就是高压断路器所配操动机构机械可靠性方面的研究。2机械可靠性计算数学模型2.1应力-强度分布干涉理论和可靠度计算模型应力-强度分布干涉理论认为,应力和强度都是随机变量,即呈分布状态。结构是否失效,不仅取决于应力和强度的平均值,还取决于两者的离散程度,即分布规律。图1给出了应力-强度分布与时间的关系,由图1可见,在工作初期强度大于应力,两个分布尾部不发生干涉时,结构不会失效。但随着工作时间的推移,强度和应力两个分布尾部逐渐发生干涉,零件的可靠度逐渐下降,零件就会存在不可靠的可能性。应力-强度干涉理论不仅可以计算特定结构的设计可靠度,还可以计算零件在实际运行负载条件下随工作循环次数而变化的可靠度,它也是对机械零件进行可靠性的理论基础。应力-强度干涉理论给出的可靠度计算方法如式(1)所示:...     

真空断路器弹簧操动机构优化设计与可靠性分析

在真空断路器弹簧凸轮操动机构中,其开断特性与合闸弹簧、分闸弹簧和触头弹簧是息息相关的,它们性能的优劣对真空断路器的安全开断起着极其重要的作用。因此对真空断路器弹簧操动机构进行优化设计,并对其合闸弹簧、分闸弹簧以及触头弹簧进行可靠性分析,通过对其强度-应力干涉模型的分析,确定其在一定工作时间内的可靠度,进而实现对其开断特性的可预知性。     

ZN63型断路器操动机构合闸弹簧应力松弛仿真分析与诊断

文中通过在动力学仿真软件中建立断路器运动仿真模型,设置不同程度的合闸弹簧应力松弛故障,分析了合闸弹簧应力松弛对断路器操动机构运动特性的影响;采集了断路器操动机构合闸弹簧在正常及应力松弛故障下的振动信号,提出一套基于小波包敏感频段能量法的断路器合闸弹簧应力松弛故障的诊断方法。试验表明,该方法能够有效地区分弹簧是否发生应力松弛故障。     

基于断路器合闸弹簧弹力信号的储能故障诊断方法

对断路器储能故障进行准确诊断能避免出现拒动、合闸失败等问题,有助于电力系统的安全运行,因此提出了一种基于断路器操动机构合闸弹簧弹力信号的储能故障诊断方法。针对断路器合闸弹簧松弛、操动机构卡涩、紧固螺丝松动三种储能故障,选取弹力信号进行统计特征以及类间散布矩阵的计算,提取出了能够判断不同储能故障的时域特征量。建立了基于支持向量机的故障诊断模型,实现了对断路器三种储能故障的准确判断。试验结果表明,提出的故障诊断方法能够准确诊断断路器的合闸弹簧松弛、操动机构卡涩、紧固螺丝松动三种储能故障类型,有助于工程上实现对断路器的精测精修,同时也能够为断路器增设压力传感器并充分利用弹力信号提供理论依据。     

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。     

循环载荷作用下断路器分闸弹簧应力松弛分析

对LW36-126断路器分闸弹簧进行了10 000次分合闸试验,基于该结果,建立弹簧在循环载荷下的应力松弛模型;然后利用ANSYS有限元软件对弹簧在10 000次循环载荷作用下的应力松弛行为进行仿真,通过与试验结果的比较,验证所建模型的正确性;最后对断路器弹簧操动机构在20 000次循环载荷作用下的松弛寿命进行预测。     

电梯安全部件电磁系统可靠性设计的基本方法研究

通过对应力-强度干涉模型的分析,针对安全部件专用电磁铁的特性,提出了安全部件专用电磁铁的释放可靠性理论.应用应力-强度干涉模型,建立了释放可靠度与释放时间的函数关系,为评估电磁系统的释放可靠度提供了数学模型.     

断路器防跳回路验收方法探讨

总结断路器防跳回路作用,分析操作箱防跳和机构箱防跳的实现原理,通过分析错误的试验方法,总结出了综合考虑竣工图纸、实际接线、故障录波、断路器合闸次数、弹簧储能时间等各因素来试验防跳的方法。     

合闸弹簧疲劳状态下高压断路器弹簧操作机构应力分布及动力响应研究

弹簧操作机构是高压断路器的关键部件,其分合闸动力来源于分合闸弹簧,因此分合闸弹簧的疲劳状态对操作机构整体应力分布及动力响应影响巨大。用Pro/E对CT14型高压断路器弹簧操作机构进行总体建模,考虑主要元件连接及动力传递关系对所建模型进行合理简化,并应用HyperMesh有限元分析软件进行仿真分析,探究在合闸弹簧疲劳状态下弹簧操作机构各敏感单元(扇形板、分闸弹簧、拐臂、传动杆)应力分布变化情况及合闸动作响应变化情况。最后设计合闸弹簧疲劳状态下的弹簧操作机构敏感元件应力检测实验,结合实验数据对所建仿真模型及所做仿真分析的准确性进行验证。分析结果可为CT14型弹簧操作机构的优化设计、运行状态监测等提供参考。     

档杆故障下高压断路器弹簧操动机构应力分布研究

将HyperMesh与LS-Dyna相结合对档杆故障下的高压断路器弹簧操动机构进行应力分析。首先根据高压断路器弹簧操动机构的零件尺寸建立其三维模型,然后通过有限元软件HyperMesh对三维模型进行网格划分,最后利用LS-Dyna对断路器弹簧操动机构档杆故障进行了应力计算,通过仿真,得到了弹簧操动机构档杆故障下各关键零部件的应力分布及最大应力点位置。分析结果可知,在档杆故障下,整个机构的应力状况普遍降低,并且动触头行程明显无法满足断路器设计要求。分析结果对断路器弹簧操动机构零件失效分析及可靠性设计提供了有益参考。     

智能变电站过程层交换机设计及实现

从智能变电站过程层网络传输报文的特点出发,对交换机的传输带宽、存储转发延时、强电磁干扰下的零丢包、采样同步、流量控制、配置管理等方面进行需求分析,提出了一种适用于智能变电站过程层网络交换机的整体研制方案,并对交换机的测试情况和试点运行情况进行了分析介绍。     

基于光伏电站的两阶段网架恢复综合优化方法

与传统发电技术相比,光伏发电由于其分布范围广,并网迅速,以及具有良好的自启动能力,在电力系统黑启动中有着巨大的应用潜力。针对光伏发电不同于常规黑启动机组的特点,制定了基于光伏发电的分阶段网架恢复策略。阶段一利用光伏发电机组,以最大化启动成功的概率为目标,启动网架内的第一台机组;阶段二以该被启动机组为主要电源,分布式电源为辅助,以在最短时间内恢复最大出力为目标,实现整体的网架恢复。综合两阶段的启动特性,提出了一种启动策略的综合优化方法,在保证网架恢复效率的同时,又能够有效解决光伏系统惯性差,黑启动能力弱的问题。算例分析验证了所提方法的实用性和有效性。     

虚拟同步整流器的不平衡电压改进控制

随着电力电子装置在电网中的渗透率越来越高,由此带来系统稳定性降低的问题,虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)作为一种新兴的控制策略,能够模拟传统电机特性,使系统具备阻尼与惯性,受到广泛关注。文中以虚拟同步整流器为研究对象,分析虚拟同步整流器的数学模型,研究其控制策略。针对电网出现电压三相不平衡,对其进行功率分析,改进虚拟同步发电机控制策略,稳定直流侧负荷电压。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型,模拟虚拟同步整流器在功率波动和三相不平衡运行,仿真结果验证了文中所提出方法的正确性和有效性。     

一种柔性直流子模块测试装置的研制及应用

本文针对柔直输电系统缺乏调试手段的现状,提出一种用于模块化多电平柔直子模块自动调试的方法,设计了一种测试装置,包括管理单元、模块化多电平换流器(MMC)控制模拟单元、采集单元和能量输出单元。能量输出单元给子模块供电,MMC控制模拟单元模拟阀控协议控制子模块功能测试,采集单元采集子模块相关的电压状态,管理单元结合采集信息和通信状态信息共同辅助测试判断,从而完成柔直输电系统子模块的自动调试,工程实际表明该方法完全适用于现场验收测试以及出厂调试的需要。     

基于两级充电管理系统的电动汽车智能充电控制系统研究

随着电动汽车的发展,电动汽车大规模的无序充电将对现有电网的稳定性造成潜在威胁。如果仅以现有电网扩容作为解决方法,不仅需要大量的投资,且在低负荷时会造成容量的浪费。文中提出了一种基于两级电动汽车充电管理系统(electric vehicles charging management system,EVCMS)的优化算法,在满足充电需求的前提下,通过合理调配充电时段和充电速率,来优化需求侧管理,减少电动汽车充电对电网的冲击。该优化算法的影响因素主要包括实时电价、电池剩余容量、电网侧负荷容量和充电时段等。     

现役燃煤机组全工况脱硝技术比较

燃煤机组低负荷调峰运行时,从省煤器出口进入SCR(selective catalytic reduction)脱硝装置的烟气温度偏低,偏离了脱硝催化剂的温度窗口,造成脱硝效率低,甚至脱硝系统无法正常投入,导致氮氧化物排放浓度超标,成了制约机组的深度调峰能力主要因素。文中介绍了几种实现燃煤机组NOx全工况达标排放的SCR入口烟气温度提升技术,包括省煤器烟气旁路、省煤器分级、省煤器水侧旁路、弹性回热、热水再循环、省煤器分隔烟道、烟气补燃等,并就各自的技术特点进行了对比分析,为电厂开展全工况脱硝改造提供参考。     

华东电网并网机组涉网保护相关标准及核查问题分析

随着电网和电源的快速发展,系统特性发生深刻变化,合理规范的并网机组涉网保护参数是保障电力系统安全稳定运行的重要因素。在指出涉网保护包含的具体内容后,结合华东电网实际,分析了标准相关条文的内涵,并针对频率异常保护、失磁保护等容易出现问题的环节提出了对应的标准执行意见。介绍了华东电网并网机组涉网保护专项核查工作依据的具体规范和实际工作方法,总结归纳了核查中出现的问题危害和解决方法,分享了典型问题核查案例。最后建议建立长效管理机制,保障相关核查工作持续滚动开展。     

并联T型三电平储能变流器零序环流抑制

针对共享交、直流母线的T型三电平储能变流器并联系统零序环流问题,建立并联T型三电平储能系统零序环流等效模型,并根据激励源的不同,把零序环流分为通态零序环流、开关零序环流、混合零序环流3类。首先采用一种共享直流中点方案抑制通态零序环流,其次通过一种改进型LCL滤波器方案抑制开关零序环流和混合零序环流中的高频分量,然后提出一种基于比例谐振控制的零序调制波叠加控制方案抑制开关零序环流和混合零序环流中的低频分量,最后搭建500 k W的T型三电平储能变流器并联仿真系统。仿真结果证明了文中提出的零序环流抑制策略的正确性。     

一种配电网量测系统设计及优化方案

量测配置问题主要包括量测类型、量测地点和量测数量的选取,从量测类型的选择问题出发,针对配电网络完全可观的要求,构建配电网量测系统布置的算法模型,来确定量测地点和量测数量,使得量测达到成本最小化的目标。在量测系统的基础上,结合具体的IEEE14节点网络,根据具体的电力系统状态估计算例对该量测系统的评估指标进行检验和优化,来验证量测系统的有效性和正确性。     

直流GIL绝缘设计及局部放电检测研究进展

气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated line,GIL)在我国输电系统中占有越来越重的比例,推广使用直流GIL对于完善现有直流输电方式具有很强的经济效益。与交流GIL相比,直流GIL研究的技术难点和差异主要在于绝缘方面。研究直流GIL绝缘问题能够指导其运行维护并对其进行寿命预测。文中从直流GIL整体绝缘设计和GIL内部局部放电检测两个方面,梳理和介绍了国内外对交直流GIL各方面的研究情况,为针对直流GIL绝缘问题的后续研究提供了参考和借鉴。