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。     

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。     

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。     

高电压真空断路器温升影响因素的仿真研究

以一种高电压真空断路器模型为研究对象,对影响真空断路器温升的散热表面对流换热系数、动静触头接触点半径、接触点位置以及导电杆的半径4种因素进行了仿真研究。研究结果表明,在考虑散热表面辐射和不考虑辐射两种情况下,动、静触头接触处的温度差别在5%以内,而考虑散热表面的辐射后,接线端子的温度下降了14%。真空断路器温升随着动静触头接触点半径的增大迅速降低而与接触点位置无关,但当接触点半径增大至2 mm以后,温升降低趋势已不明显。真空断路器温升随着导电杆半径的增大而降低,其中触头接触处温度降低的趋势最为显著,但当导电杆半径增大至25 mm以后,温升降低趋势已不明显。     

电网中高压隔离开关触头接触温升实验测试分析

探讨了GW16-220隔离开关在不同的触头接触状态下产生的最大温升,同时分析了触头温升和隔离开关参数之间的关系。研究结果表明,在450～600 N的夹紧力范围内,GW16-220隔离开关处于一个状态良好的夹紧力区间中,在这一区间中接触电阻与温升都没有发生显著的改变。当负载电流升高后,触头温度升高。触头表面的污秽程度对于隔离开关的稳态温升具有明显影响,触头温升受到接触压力的影响程度将会不断增加。随热点温度的升高,得到的最高温度和最低温度差值也会增加。静触头上下两侧具有相近的温升规律,并且下方略微低于上方温升。     

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。     

550kV高压隔离开关热稳定性分析

550 kV高压隔离开关在实际运行中由于电阻损耗发热而温度升高,甚至会超过允许温升,而影响其工作性能。尤其是隔离开关的接触电阻,直接影响其热稳定性,严重时可能引起烧瓷粘连事故。为了保证高压隔离开关工作的安全性和稳定性,建立了三维有限元分析模型,计算了550 kV高压隔离开关的损耗,得到了电流分配情况。通过瞬态热分析,讨论了隔离开关在65 kA/3 s下的热稳定性,并且研究了接触电阻、接触面积及电流对动静触头接触点温升的影响。计算结果为产品试验提供了参考,分析方法为产品设计提供理论指导。     

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。     

高压开关柜接触发热温度场数值计算

开关柜内接触发热是造成柜内导体过热及绝缘损坏的主要原因。以典型箱式固定式开关柜XGN2-12/3150为研究对象,利用三维建模软件Solidworks及有限元分析软件ANSYS中进行开关柜接触发热温度场数值仿真。对额定电流运行时不同接触电阻造成局部过热状态下的高压开关柜温度场分布进行了数值计算和比较,计算分析认为隔离开关旋转触头、断路器触头、母排压接接头处的局部发热最高温度随接触电阻的增加呈线性增大趋势。在接头附近设置的温度监控点的温度与实际最高温度间的温差随接触电阻的增大而增大。接头附近设置的温度监控点可以用于判断接触发热程度,计算结果可以为温度校正及局部温升的监测提供依据。     

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。     

基于铂电阻的高压隔离开关无源无线测温系统

基于感应取电和无线通信技术,结合隔离开关的结构、工作原理进行在线测温相关技术的理论分析与验证,解决在高电压强电磁环境中在线测温系统的数据无线传输、传感器工作能源供给、设备高可靠性等方面的难题,通过温升试验,分析隔离开关不同影响因素作用下的触头温度分布,在试验研究隔离开关不同触头材料和缺陷情况下的回路电阻,以及回路电阻与接触温度的对应关系的基础上,研制出相应的在线测温装置,并在运行的户外高压隔离开关上进行应用。提出适用于隔离开关的低成本高效率的触头温度实时监测技术,对及时发现高压隔离开关触头的异常发热缺陷,对保证设备安全运行、提高供电可靠性具有重要意义。     

一起3/2接线方式敞开式隔离开关发热故障分析

文中主要针对一起3/2接线方式隔离开关接触不良引起保护装置异常事件,从3/2接线方式等值电路、电流分配、接触电阻增大和线路负载变化所引起接触点温升特性等方面进行分析,并与双母线接线方式中隔离开关接触不良引起温升特性进行对比,得出3/2接线方式中隔离开关接触不良所引起接触点温升特性与负荷变化、标准回路电阻变化的对应关系和差异。     

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。     

高低温条件下隔离开关触头耐磨特性研究

以隔离开关关键零部件触头为研究对象,通过±60℃高低温试验平台,测试了±60℃环境温度下触头表面镀层特性、接触电阻等通流参数,建立数据统计理论模型,定性研究高低温对触头通流能力的影响。建立温度与触头镀银层磨损量和接触电阻的关系曲线,分析了触头镀银层和接触电阻随温度变化情况,研究了接触电阻增大的机理,并以此提出了减小磨损量的相关措施,为提高隔离开关通流能力的提升奠定理论基础。     

装有记忆合金压片梅花触头的开关柜温度场仿真分析

针对开关柜中真空断路器梅花触头处温升问题,基于记忆合金材料的温度形变功能,在梅花触头上安装记忆合金压片,提高梅花触头的工作性能。测量不同温度时梅花触头处的接触电阻,利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics对开关柜的温度场进行仿真分析,并进行了试验验证。仿真结果与试验结果表明:断路器梅花触头处使用记忆合金压片其温升明显低于使用普通压片时的温升,说明记忆合金压片有助于降低梅花触头温升,提高开关柜运行的安全可靠性。     

GW4型隔离开关带电清洗触头专用工具的研制及应用

针对变电站使用的GW4型隔离开关触头受附近厂矿企业排出的粉尘污染,造成隔离开关触头发热故障,需停电进行处理,严重影响供电的可靠性。设计研制了带电清洗隔离开关动、静触头的专用工具,该专用工具通过内部旋转绝缘杆带动清洗头转动达到清洗触头、触指的作用,可以在设备处于冷备用状态下或隔离开关一端带电的情况下,对发生脏污的触头进行清洗,有效清除触头表面脏污,降低触头间的接触电阻,改变了以往必须停电处理因触头污秽引起发热故障的局面,起到提前预防隔离开关发热故障的作用。     

GIS内触头过热的无线感知系统研制

为了实现72.5 kV及以上电压GIS内触头温度的无线感知,文中阐述了一套GIS内触头温度无线感知系统的设计思路,并进行了研制。通过功能性试验,验证了本系统的有效性和可行性。最后,建立了252 kV GIS角型隔离开关接触良好和接触不良工况模型,开展了一系列局部过热无线感知试验。试验数据与热电偶测试数据进行了对比,验证了本系统的可信性。试验结果表明：本系统能够实现GIS内部触头温度的无线感知;当接触电阻Rj>250μΩ,动触头及静触头座的温度上升较快;当Rj达到620μΩ,负荷电流600 A时,静触头座的温度已接近50℃,可勉强通过红外成像检出;当Rj达到1.8 mΩ,负荷电流大于400 A时,触头的温度一直在增长,可通过红外成像清晰检测。     

大功率直流接触器温度场仿真及影响因素分析

对大功率直流接触器的温度场进行了三维有限元热-电耦合仿真.在建立热分析模型时通过热源等效处理,综合考虑了动、静触头间接触电阻和电磁系统中线圈的发热对接触器温升的影响.在仿真中基于热相似理论计算了接触器各向表面的对流散热系数,考虑了连接铜板对散热的影响,并利用试验对仿真结果进行了验证.基于该模型,进一步研究了接触压力、接触墩外露表面的散热面积、外壳的厚度和材料、连杆材料对接触器温度场分布和触头温升的影响规律,并利用数据拟合得到了触头温升与接触压力的函数关系,为接触器的性能改进和提升提供了理论依据.该研究成果也适用于其他同种类型的开关电器.     

GIS隔离开关不同接触状态下的温升特性研究

GIS因具有通流能力强、输送容量大、结构紧凑和使用寿命长等优点被广泛地应用于高压输电领域,而GIS隔离开关由于其封闭性和结构的紧凑性导致内部热故障不易被发现。因此,文中利用有限元多物理场分析方法建立仿真模型,分析了GIS隔离开关导体和外壳在同一负荷电流、不同接触状态下以及同一接触状态、不同负荷电流下的温升,得到GIS内部的温度场及流场分布情况,并搭建了GIS隔离开关温升实验平台进行实验验证。结果表明:通过对比多物理场耦合计算结果与实验结果证明了该模型的正确性以及有效性;触指是温升最高的地方,触头上方的位置为外壳上的最佳温度监测点;触头接触不良时的温升值和温升速率明显增大。文中的研究可以为GIS隔离开关的状态监测提供参考。     

大电流开关柜温度分布特性的影响因素分析

负荷电流、环境温度、接触电阻是影响大电流开关柜温升的重要因素。本文针对4000A大电流开关柜建立仿真建模,利用COMSOL进行电磁-传热-对流多物理场耦合仿真计算,归纳了4000A大电流开关柜内部温度分布规律;研究了负荷电流、环境温度以及开关柜各部位接触电阻的增加对于母线和梅花触头温升的影响情况。本设计并进行了大电流开关柜不同负荷条件下稳态温升实验,实验结果验证了仿真模型的合理性。经计算得出,对于4000A大电流开关柜,在负荷达到约80%时,梅花触头温升已超出国标上限,需要对开关柜进行强制散热。环境温度对开关柜内部温升有较大的影响,在设计开关柜温升监测系统时不能忽视环境温度的监测。梅花触头与静触头搭接点接触电阻的增加较大程度影响梅花触头和母线的温升,因此需要对梅花触头的温升实时监测以确保及时发现异常运行状态。电流互感器是大电流开关柜中不可忽略的发热部位,若安装不当存在接触问题,则会产生异常温升影响整体母线温度分布。本文研究结果可为后续开展开关柜温升在线监测、故障位置判断以及设计运维方案提供一定的理论依据。