一种用于真空灭弧室的磁屏蔽罩

研究了由外部接线产生的磁场对真空电弧的影响.这一横向磁场会将电弧吹向弧隙外侧,削弱了真空灭弧室的开断能力.因而提出了一种磁屏蔽罩,以避免真空电弧受到外部磁场的影响.试验结果表明,该磁屏蔽罩可有效地提高真空灭弧室的开断性能.     

固体绝缘开关设备大容量真空开断过程中触头屏蔽罩侧烧问题探析

中压固体绝缘开关柜、环网柜目前主要的发展方向一是小型化,二是大容量。然而固体柜的小型化要求势必制约着内部母线与真空灭弧室的浇注距离。这不仅影响固体柜的电绝缘与局放特性,同时还将对固体柜的开断能力造成影响。真空电弧受到旁侧母线导体电动力作用横向磁吹使屏蔽罩侧烧,降低了真空灭弧室的耐压水平,对开断性能会产生严重影响。为提高小型化固体柜的大容量开断能力,文中针对固体柜电流开断过程中的触头屏蔽罩侧烧问题展开研究,对母线导体在触头间隙产生的磁场电动力进行了理论计算,对母线导体磁场在触头间隙的分布特性进行了磁场仿真,最后提出了一种磁场屏蔽解决措施,并通过了试验验证。研究结果表明对于固体绝缘开关设备而言,在真空灭弧室内部设置导磁屏蔽罩可有助于减小电弧所受母线电动力的影响,是解决大容量真空开断过程中触头屏蔽罩侧烧的一项有力措施。     

触头结构对真空灭弧室开断能力影响的试验研究

<正> 真空断路器的灭弧室外形结构,几乎已典型化,而灭弧室中触头的几何形状及触头材料,则相差很大。近几年来,由于触头几何形状设计改变,开断电流有了较大的突破,在实验室中开断能力已达到200kA以上。为了研究触头结构对真空灭弧室的开断能力的影响,我们对几种不同触头结构的真空灭弧室的开断能力,进行了试验研     

真空断路器用绝缘筒的优化设计

真空断路器是输配电开关柜的心脏,灭弧室是真空断路器的核心部件,绝缘筒是真空灭弧室的支撑部件,其作用主要为固定真空灭弧室,承受短路电动力,增强相间绝缘水平。在设计过程中需对它的安装结构,力学强度进行计算,以确保开模后制成品能达到预期的效果。     

混合型直流真空断路器触头技术——现状与发展

基于强迫换流原理的混合型直流真空断路器(hybrid direct current vacuum circuit breaker,HDCVCB)是直流开断技术的有效方式之一,其参数设计及开断能力决定于真空灭弧室的特性。介绍了混合型直流真空断路器的典型拓扑结构及其工作原理,对真空电弧理论和真空灭弧室触头结构的研究概况进行了阐述。分析了直流分断中电流波形与交流中的正弦波不同、电流下降率大、燃弧时间可控等特点,得到了其分断能力与换流电流投入时电弧形态和电极状态密切相关的结论。对不同触头结构下的真空电弧形态演化规律,不同条件下的真空灭弧室的强迫换流分断特性与介质恢复规律等实验研究工作进行了综述,最后对直流真空灭弧室的研发进行了展望。     

基于真空灭弧室与SF6灭弧室串联的混合断路器

论述了基于真空灭弧室和SF6灭弧室串联的混合断路器开断能力提高的原理,分析了混合断路器两灭弧室的介质恢复过程。结合混合断路器开断能力提高的机理提出了混合断路器对其操动控制机构的要求,设计了一种基于真空灭弧室与SF6灭弧室串联的光控模块式混合断路器实验模型。实验模型能满足分析混合断路器中真空灭弧室与SF6灭弧室在不同时刻协同动作开断容量增益特性的要求,其协同动作时间分散性在微秒级。实验对比了SF6断路器与基于相同SF6灭弧室串联真空灭弧室的混合断路器短路电流开断能力,证明在不增加SF6气体使用量的前提下,混合断路器具有比SF6断路器更加优越的开断能力。     

考虑电动斥力的真空断路器刚柔耦合系统机械特性研究

针对真空断路器分闸过程涉及到的灭弧室侧电磁力与操动机构侧机械运动的耦合计算问题，结合Mayr-Cassie混合式电弧模型、灭弧室电磁场模型以及操动机构刚柔耦合动力学模型提出一种断路器分断过程电-磁-机械动态特性耦合计算方法。基于真空断路器分断过程动态特性计算结果，通过显式动力学方法对分闸过程中触头弹簧系统的冲击碰撞现象进行模拟计算，并结合应变寿命理论及Miner累计损伤理论计算触头弹簧结构的工作寿命，在此基础上对触头弹簧结构进行优化改进工作。研究结果表明：在断路器分闸过程中电动力方向并不总是为触头斥开方向，在超程阶段结束之前动触头承受的电动力为斥开方向，在超程结束后动触头承受电动力为闭合方向；在承受分闸冲击时，优化前的触头弹簧结构应力危险范围在弹簧销与导向套的接触界面处，应力数值为273.28 MPa,其疲劳寿命为2 027次，优化后的触头弹簧结构疲劳寿命为12 030次，满足断路器产品额定机械寿命的要求。     

基于永磁操动机构的混合断路器开断能力探讨

论述了基于真空灭弧室和SF6灭弧室串联的混合断路器开断过程.探讨了真空灭弧室与SF6灭弧室对开断能力提升的协同作用,结合混合断路器开断能力提高的机理分析了混合断路器对其操动控制机构的要求.最后设计了一种基于真空断路器与SF6断路器串联的光控模块式混合型断路器实验模型,实验模型采用永磁操动机构解决真空灭弧室和SF6灭弧室...     

一种新型高压真空灭弧室触头及其特性

高压真空开关的核心部件之一是真空灭弧室,由于其触头开距较大,因此多采用纵向磁场触头,希望触头间隙有较强且较均匀的纵向磁场,这样可降低电弧电流密度,降低电弧能量,从而提高开断性能。该文提出了一种适合应用于高电压等级真空灭弧室的新型纵向磁场触头结构,该触头结构结构简单,便于加工,而且结构强度更好。利用有限元方法对这种新型的真空灭弧室磁向磁场触头间隙的磁场分布特性进行了计算与分析, 结果表明其磁场特性优于现有传统纵磁触头结构。利用这种新型触头结构制做了真空灭弧室样机,在单频LC振荡回路上进行了性能测试,结果表明在触头开距为40和60 mm时其同样具有良好的开断短路电流的性能。     

AMF与TMF高频磁场特性仿真对比分析

真空灭弧室的灭弧性能与真空灭弧室触头的磁场特性密切相关,其中纵向磁场(AMF)灭弧技术与横向磁场(TMF)灭弧技术应用最为普遍.基于人工零点的高压直流真空断路器,引入高频震荡电流帮助开断,为了分析真空断路器开断高频电流情况下的磁场特性,文中建立了两种类型的触头结构进行有限元仿真,对比分析真空灭弧室磁场特性以及触头片涡流...     

具有串并联结构的模块化多断口真空断路器静动态电压分布特性

为向基于光控模块的多断口真空断路器的静态、动态绝缘特性设计提供参考,建立三维有限元分析模型,计算126 kV U型布置的三断口真空断路器的静态电位分布和真空灭弧室内部的电场分布。利用110 kV振荡型合成试验回路,进行低电压、小电流三断口串联断路器样机的开断试验,测量三断口的瞬态恢复电压分布。计算和试验结果表明:三断口真空断路器的静态和动态电压分布不均匀,高压端断口的静态分压超过65%,串联样机进行试验时底部可以不安装支架;高压端断口的动态分压(瞬态恢复电压峰值)超过60%,1 000 pF均压电容可以满足低电压、小电流开断均压要求,高电压、大电流开断情况需进一步验证。     

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.     

真空断路器电磁瞬态仿真模型的研究与应用

由于真空断路器具有优良的开断和绝缘恢复性能，因此，可用来开断由于电弧不稳定而产生的高频电流。在一定的电网奈件下，在开断高频电流的过程中可能引起多次重燃和严重的过电压。本文的主要目的是用PSCAD建立真空断路器模型来展现断路器的真实特性。这个模型融合了燃弧时间、截流，介质恢复强度及断路器的熄弧能力等所有本质特性。采用开断实用的电炉用变压器来检验本文所开发的三相真空断路器的模型。并提供了检验结果。     

表徵真空断路器电寿命的若干判据

１２ｋＶ真空断路器近年来发展迅速。真空断路器的优点是有较长的电寿命，但难于鉴别其优劣。本文分析了真空断路器的许多型式试验记录，从中总结出一套能表徵真空断路器电寿命能力的判据，能判断其优劣，便于用户作出选择。     

126kV 3断口真空断路器的重燃特性

为分析126kV 3断口真空断路器(VCB)的重燃特性,建立了包含重燃判据的126kV 3断口真空断路器的暂态等值模型。仿真得到了承担瞬态恢复电压(TRV)较高的1个断口发生重燃时的电流波形,为实现重燃电流尽早过零熄灭,在均压电容支路串联一阻尼电阻,结果表明:阻尼电阻取为振荡与非振荡衰减临界值时效果最佳;仿真分析了有无均压电容时,非重燃和重燃断口分别出现的过高TRV和工频恢复电压(PFRV),为保证断路器可靠开断及保护重燃断口外绝缘,在各断口并联金属氧化物避雷器(MOA)来限制过电压,结果表明:在1000pF均压电容上并联参考电压约为50kV的MOA时限压效果较好,且能满足热稳定要求。研究成果可为126kV 3断口真空断路器合理选取动态均压措施提供一定的依据。     

频繁开断下车载真空断路器寿命试验方法的讨论

车载真空断路器(VCB)是动车组受能控制系统的关键部件,对动车组的安全稳定运行非常重要。但车载断路器的工作状况特殊,使得其寿命特征与电力系统断路器存在较大区别。因此,普通断路器的寿命试验方法不能完全适用于车载断路器。笔者以CRH2A型动车用断路器为对象,提出了一套完整的寿命试验方法,主要分为工频耐压试验、冲击耐压试验和机械寿命试验,检测灭弧室内触头的接触电阻,分别得到接触电阻、工频和冲击耐受电压与开断次数的关系,从中能分析出VCB的机械和电气寿命的极限。     

真空开关操作过电压及其防护

结合作者多年从事真空开关过电压的研究经验和前人的研究成果，较系统地阐述了真空开关在操作各类负载（配电网负载、并联补偿电抗器、并联补偿电容器、高压电动机）时，过电压产生的机理及其限制措施。     

Development of a high‐speed electromagnetic repulsion mechanism for high‐voltage vacuum circuit breakers

This paper presents a design and testing of a new high‐speed electromagnetic driving mechanism for a high‐voltage vacuum circuit breaker (VCB). This mechanism is based on a high‐speed electromagnetic repulsion and a permanent magnet spring (PMS). This PMS is introduced instead of the conventional disk spring due to its low spring energy and more suitable force characteristics for VCB application. The PMS has been optimally designed by the 3D nonlinear finite‐elements magnetic field analysis and investigated its internal friction and eddy‐current effect. Furthermore, we calculated the dynamic of this mechanism coupling with the electromagnetic field and circuit analysis, in order to satisfy the operating characteristics—contact velocity, response time, and so on, required for the high‐speed VCB. A prototype VCB, which was built based on the above analysis, shows sufficient operating performance. Finally, the short circuit interruption tests were carried out with this prototype breaker, and we have been able to verify its satisfying performance. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 163(1): 34–40, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20398     

相控真空断路器的最佳燃弧区间研究

最佳燃弧区间的确定是相控真空断路器应用于短路电流开断时必须解决的问题之一。针对真空断路器弧后介质强度恢复过程的2个主要阶段:鞘层发展阶段和金属蒸气衰减阶段,分别建立了数学模型,提出了采用特征参数来表征它在2个不同阶段的开断能力。仿真分析了燃弧时间对这些特征参数即开断能力的影响,从而得到了最佳燃弧区间。通过对比10 kV和35 kV系统用真空断路器最佳燃弧区间的试验研究结果,证明了仿真分析的有效性。     

考虑电动力效应的高压断路器动力学特性仿真分析

创新地利用多体动力学仿真软件包ADAMS建立了VSl型真空断路器操动机构的动力学模型，并用试验对模型的有效性进行了验证。同时，还建立了真空断路器电动力计算模型，将开断和关合过程中的电动力分为洛仑兹力和霍尔姆力。以上述两个模型为基础，对断路器短路开断过程进行了仿真，研究了不同的开断条件下电动力对断路器机械特性的影响，从而为断路器的优化设计和状态检测提供了必要的理论依据。此后采用试验的方法对仿真结果进行了部分验证，验证结果表明，仿真在一定程度上揭示了断路器的运行规律。