72.5kV高压真空灭弧室内部电场的优化设计

高压真空灭弧室绝缘设计的关键是其内部电场分布的设计。为优化高压真空灭弧室内部的电场分布,使其内部电场强度分布均匀,建立了真空灭弧室的参数化模型。针对真空灭弧室设计工艺参数是变量的问题,利用ANSYS的有限元分析及其参数化语言对真空灭弧室轴向尺寸进行优化设计,通过一阶迭代方法,得到了真空灭弧室相关尺寸的优化序列及变化曲线。优化后与初始参数值相比,电场强度分布更加均匀。     

高压真空灭弧室内部电场分布的影响因素

为了解高电压真空灭弧室内部的电场分布情况,建立了真空灭弧室的电场数学模型。应用电场数值分析方法和有限元软件详细计算不同屏蔽罩与触头尺寸对真空灭弧室内部电场分布影响的结果表明,因高电压真空灭弧室开距较大,触头间隙不再是场强集中的区域,在高压真空灭弧室小型化设计过程中,除考虑电极间的绝缘外,更需考虑电极与屏蔽罩之间的绝缘。合理设计屏蔽罩的尺寸、位置和触头的形状可有效改善灭弧室内部的电场分布,提高真空灭弧室的耐压能力,从而为国内72.5kV以上电压等级真空灭弧室的研制提供了理论依据。     

126kV户外真空断路器灭弧室电场仿真计算

采用有限元软件对126kV户外真空断路器的灭弧室内部电场进行了仿真计算，考虑了灭弧室内部各种屏蔽罩对电场分布的影响，得出了一些有益的结论，为户外真空断路器的设计提供了理论基础。     

环保型罐式多断口真空断路器电场分析与优化

环保替代SF_6断路器是高压开关领域亟待解决的问题。文中提出一种基于多断口真空开关灭弧、环保气体绝缘的全环保型罐式多断口真空断路器思路与整体方案。采用COMSOLMultiphysics软件建立126kV环保型罐式多断口真空断路器电场模型,仿真得到罐体内部多断口真空开关连接结构、灭弧室等关键部件电场分布。依据该电场分布对罐体内部绝缘薄弱部分进行优化设计,确定罐式断路器结构参数,将罐体内最大电场强度由30.5 MV/m降低为18.5 MV/m。通过分析环保型CF_3I气体的绝缘特性,联合电场分析与电场优化结果对环保绝缘气体初步选型,初步得到了126 kV全环保型罐式多断口真空断路器的设计,为后续126 kV罐式多断口真空断路器样机研制及更高等级罐式多断口断路器样机研制提供了理论依据。     

VC系列真空度测试仪

VC系列真空度测试仪采用冷阴极磁控管放电法测量原理,如图1所示。该方法把被测的真空灭弧室本身作为磁控管,将真空灭弧室置于电磁线圈的中心,当线圈通电时,则产生轴向磁场,同时,在分开的触头电极之间施加数千伏的直流电压,就可产生一种可测的放电效应。直流高压建立的电场在触头附近呈弧状,其水平分量与磁场垂直相交,因而使存在于灭弧室内的部分自由电子在向阳极的运动途中呈螺旋形路线运动,这样,显著增加了电子运动的自由途径,增加了电子动能,使其与其他残余气体分子碰撞发生电离的概率大大增加,从而产生类似雪崩效应的放电过程。放电参数与真空度的关系取决于真空灭弧室的几何尺寸、材料、外部激励（电场和磁场）和内部的真空压力。对某一种灭弧室,其几何尺寸和材料是确定的;而对仪器来说,对真空灭弧室的外部激励是确定的。因此,在真空灭弧室的型号一定时,它的放电参数与真空度有准确的对应关系。     

基于JPCG算法的真空灭弧室三维电场有限元计算

建立了高压真空灭弧室三维电场有限元计算的模型及物理方程，分析了适用于大型稀疏矩阵求解的雅可比共轭梯度算法JPCG，给出JPCG算法的迭代流程。采用有限元法对高压真空灭弧室的三维电场分布进行了计算，同时应用JPCG算法来求解所得到的大型有限元方程组。最后采用不同的算法对真空灭弧室的自电容进行了对比计算，计算结果表明，采用JPCG算法可以明显减少有限元方程组求解的迭代次数，加快收敛速度，特别适合应用于三维电磁场有限元分析形成的大型稀疏方程组的求解，是用来计算大型有限元方程组的一种非常有效的方法。同时，真空灭弧室的自电容计算可以给真空灭弧室的优化设计提供参考。     

模块化多断口真空断路器电位和电场分布研究

为分析基于光控模块的三断口真空断路器的静态电位分布和真窄灭弧室的电场分布,建立了模块化真空断路器的三维有限元分析模型.计算了竖直型和U型布置时的三断口真空断路器电位分布,采用子模型法分析了真空灭弧室内部的电场分布,同时进行了三断口真空断路器工频分压特性试验.计算与试验结果对比表明:两种布置方式下,高压端断口的试验与计算...     

真空灭弧室开断电流时电导对电场影响的计算与分析

近几年，对真空灭弧室中电场分布的计算和分析，主要偏重于静电场，而对于开断电流时的电场很少有研究。本文推导了灭弧室在考虑电极间的电导时的电场计算方程，并用有限元法进行了求解，其计算结果可为真空灭弧室的设计提供有用的参考。     

瓷柱式真空灭弧室的电场分析

计算和分析了瓷柱式真空灭弧室的内部电场,同时经冲击耐压试验证明:瓷柱被金属蒸气污染是造成此种结构灭弧室容易发生内击穿的原因。     

影响 35kV 真空灭弧室电性能的因素分析

通过试验与理论分析，研究了灭弧室内部电场分布、触头结构、触头材料及制造工艺等因素对３５ｋＶ真空灭弧室电性能的影响，提出了解决我国３５ｋＶ真空灭弧室存在弧后重燃和耐压水平下降问题的思路     

A utility optimization method of a high voltage vacuum interrupter design

In this paper, a new method of electric field design of high voltage vacuum interrupters is proposed. According to the multi-gap insulation effect and the vulnerable breakdown spots theory, the symmetrical voltage shields are proved to be effective. So the initial model of a high voltage vacuum interrupter is designed. Next with finite element methods and optimization theory, a mathematical model of electric field intensity in interrupters is given. What's more, by optimizing this model with finite element software, a more symmetrical electric field in vacuum interrupters is obtained and its peak value appear as in the second auxiliary gaps (the two gaps between the center floating shield and the symmetrical voltage shields). The result shows that with this method, the vacuum interrupters can withstand higher static breakdown.     

基于比例差分探头的真空灭弧室真空度在线监测

采用了新型的比例差分双通道电场探头,通过监测真空灭弧室屏蔽罩电位和周期性高频脉冲电压,并将这两个测量值与实际电压值取比率,经过标定后,将该比率作为监测参数,来分析真空灭弧室真空度的变化趋势。现场试验表明,使用该探头可有效消除各相系统电压波动和灭弧室外围空间电场对测量精度的影响,实现有效测量,使用该方法的测量系统具有实际应用的价值,可完成真空灭弧室真空度在线监测任务。     

大开距纵磁结构触头磁场特性的数值分析

通过分析几种用于中压真空灭弧室中的触头结构,探讨了将它们应用在高压真空灭弧室中的可能性。并用有限元的方法对单极线圈式和杯状纵向磁场触 头结构在大开距条件下的磁场特性进行了仿真计算。采用改变部分触头结构参数的方法来优化磁场分布,在分析计算结果的基础上探讨了将它们应用于高压真空灭弧室中的可行性。结果表明,在大开距条件下即使经过优化,1/3匝线圈式纵磁触头结构和杯状纵磁触头结构所产生的磁场也不足以控制真空电弧,而1/2匝线圈式纵磁触头有较强的纵向磁场,适合于大电流的开断。     

40．5kV真空断路器绝缘结构电场分析及优化设计

实现结构小型化与高绝缘水平之间的优化设计是高压真空断路器设计中的重要组成部分。笔者以40．5kV固封极柱真空断路器为实例,介绍了通过分析真空断路器的固封极柱断口、固封极柱对地之间的电场分布,实现绝缘结构优化设计的方法。解决了40．5kV真空断路器常见的固封极柱断口和固封极柱对地之间的绝缘问题,得到了绝缘结构优化设计的方...     

252 kV真空灭弧室纵磁触头磁场分析及优化

真空灭弧室的触头对真空断路器短路电流开断能力和额定电流导通能力有重要的影响。该文采用三维有限元方法对用于252 kV真空灭弧室的单匝线圈纵磁触头的磁场特性进行了单因素分析和正交回归分析,包括电流峰值时纵向磁感应强度、电流过零时纵向磁感应强度和导体电阻值,得到了磁场特性和触头设计参数之间的回归方程,并且找出了影响磁场特性的显著因素。理想的纵向磁场特性应当是电流峰值时纵向磁感应强度强,电流过零时纵向磁感应强度弱,以及导体电阻值小。将基于实验设计的优化、有限元分析和统计分析结合在一起,可以达到这种理想的纵向磁场特性。采用这种方法,得到了一种252 kV纵向磁场触头的优化设计参数。     

72.5kV真空灭弧室电位和电场分布研究

为分析72.5 kV真空灭弧室的电位分布和电场分布及其影响因素,建立了其轴对称有限元分析模型,计算了其电位分布和电场分布,研究了真空击穿的面积效应,并分析了主屏蔽罩的结构尺寸及多个屏蔽罩对真空灭弧室内部电场分布的影响。结果表明:真空灭弧室动静触头之间、触头和屏蔽罩之间的电位变化比较显著,灭弧室内部电场分布不均匀;随着触头间隙距离、触头半径及倒角部分曲率半径的增大,触头表面有效面积将增大,而灭弧室内部最大场强将有所减小;增大主屏蔽罩的半径和长度,可以使屏蔽罩两端的场强有所减小,在真空灭弧室内安装多个屏蔽罩,可以改善内部电场分布。计算结果可为高电压等级真空灭弧室的优化设计提供参考。     

用耦合有限元方法计算高压电器电场的研究

本文将两种高阶有限单元 (高阶亚参有限单元和高阶等参有限单元 )结合在一起 ,研究了一种适用于高压电器电场计算的耦合有限元方法 ,它可进一步提高高压电器内部电场计算的准确度     

油纸绝缘内部合成电场数值模拟方法

油纸绝缘作为换流变压器的主绝缘介质,其内部电场的分布受外加电压以及空间电荷的影响,而传统的数值方法无法准确计算空间电荷的影响。提出一种基于电极肖特基发射理论和瞬态上流元法(TUFEM)求解载流子输运方程的方法,计算了考虑注入势垒、载流子迁移率、陷阱捕获系数以及载流子复合系数等参数影响下的单层油纸绝缘介质内部空间电荷运动分布特性。与试验结果对比表明瞬态上流元法的有效性。研究典型油纸绝缘介质结构内部合成电场强度畸变程度随温度梯度变化的特性。同时,计算得到极性反转电压下不同时刻的电荷运动和电场分布规律。该方法可推广在(特)高压直流换流变压器内绝缘电场计算和优化设计。