基于LS-DYNA的CT14高压断路器弹簧操动机构仿真与应力分析

弹簧操动机构是CT14高压断路器的关键部件,其技术性能的优劣对断路器影响重大。根据CT14高压断路器操动系统的结构尺寸及其三维实体模型,通过Hyper Mesh软件进行了有限元建模。基于系统中存在凸轮与滚轮的非线性碰撞以及操动过程中大位移、大转动、大变形等特点,选用LS-DYNA软件作为应力分析计算的工具,得到了断路器操动机构在弹簧冲击载荷作用下的应力分布情况,以及各个零部件在操动过程中的应力动态变化。分析了应力分布及其动态变化对断路器动力学性能的影响。分析结果对于该型号断路器操动机构的优化设计和监控维护有重要的参考价值。     

装在SF_6全封闭组合电器中的带合闸电阻的ELK型断路器

作者在介绍SF_6全封闭组合电器中的带合闸电阻的ELK型断路器时,首先考虑的是合闸过电压问题以及降低合闸过电压倍数的措施。本文详述了产品系列,设计和操动方式并概要地介绍了试验情况。     

750kV变电站罐式断路器合闸电阻片失效分析

针对某750 kV变电站罐式断路器合闸电阻片出现的磨损、裂纹等故障,通过对故障合闸电阻片进行宏微观形貌检查、X射线检测、SEM和EDS检测分析,结果表明：一方面,由于部分合闸电阻支架端部压板存在间隙、叠装不紧密,单只接触面受力不均匀,局部区域压力超限,造成磨损、裂纹等故障;另一方面,因电阻片与金属支架或相邻电阻片局部接触,接触部位电流密度和温升增大,产生局部温差应力,造成电阻片局部开裂和镀铝层起皮脱落。对优化罐式断路器合闸电阻结构设计方面、表面平整度及喷层厚度提出意见和建议,以避免同类故障的发生。     

800 kV SF_6罐式断路器合闸电阻研究

断路器配置合闸电阻是降低线路合闸过电压的有效措施。介绍了800 kV断路器的结构特点,合闸电阻开关与合闸电阻并联后与两个主灭弧单元串联。800 kV断路器合闸电阻开关合闸过程中传动机构采用变长度连杆设计,实现了合闸电阻开关合闸时先慢后快的运动特性,保证了合闸电阻8～12 ms的可靠投入。800 kV断路器合闸电阻开关动触头采用弹簧振子设计,实现了合闸电阻开关分闸时后分的运动特性,保证了灭弧功能由主灭弧单元完成。800 kV断路器合闸电阻额定热容量为39.7 MJ,针对操作顺序C(1.3E)-3 min-C(1.3E)-30 min-C(1.3E)-3 min-C(1.3E),安全系数为1.51倍;针对操作顺序C(2E)-30 min-C(2E),安全系数为1.27倍。对800 kV断路器反相合闸及雷电冲击耐受电压下的电场分布进行了数值仿真,计算结果表明其绝缘性能满足要求。有关断路器合闸电阻的标准应完善。     

断路器合闸电阻运行可靠性分析及故障诊断技术研究

合闸电阻作为断路器合闸过程中合闸涌流、操作过电压抑制的重要部件,主要应用在800 kV及以上电压等级输电线路与换流变电站交流滤波器场,其特殊的应用环境导致其故障率较均压电容、支撑绝缘件等其他电气部件高。然而,在合闸电阻日常运维与故障诊断过程中,无相应的标准与系统的方法对其是否存在缺陷以及故障后的故障原因进行分析。本文首先对合闸电阻特性参数与工作原理进行介绍,之后对串联结构断路器与并联结构断路器分别进行运行可靠性与故障诊断技术研究。提出了动态电阻拟合、声振信号检测、绝缘性能测试、热容量测试等断路器运行过程中合闸电阻状态监测方法,以及基于ICP的合闸电阻堆拼接、应力特性分析、电场仿真等合闸电阻故障诊断方法,最后通过设备解体验证了所提方法在合闸电阻运行状态检测过程中的可行性。     

750 kV滤波器场断路器合闸电阻预投入异常仿真北大核心CSCD

文中针对3例特高压换流变电站750 kV滤波器场断路器合闸电阻预投入异常问题,采用PSCAD建立对应滤波器场小组仿真模型,分析合闸电阻阻值变化下对应涌流特征,与现场预投入波形比对,确定波形异常为合闸电阻预投入过程阻值变化导致。结合断路器合闸电阻内部结构,构建合闸电阻对应分布电容参数,分析在不均匀杂散电容作用下合闸电阻片与绝缘穿杆之间电压分布特征,明确了在间隙距离较小时合闸电阻片与绝缘穿杆发生放电,与异常解体情况一致。利用Comsol建立合闸电阻多物理场仿真模型,在实际合闸电阻端电压激励下,电场仿真分析合闸电阻片与绝缘穿杆之间电势差与PSCAD仿真结果一致,进一步确定合闸电阻预投入异常原因,提出合闸电阻改进工艺,并通过对应绝缘试验及机械试验检验,验证了分析的准确性及改型后结构的成效。     

126 kV真空断路器操动机构机械可靠性研究

文中在分析讨论传统可靠性设计方法在真空断路器机械可靠性设计应用中存在局限性的基础上,提出基于失效物理和可靠性物理(PoF/RP)的真空断路器操动机构及其零部件可靠性设计方法,对操动机构内部传动部件的冲击疲劳寿命计算方法进行了理论分析。分别对126 kV单断口真空断路器弹簧操动机构、分离磁路式双稳态永磁操动机构,以及快速斥力机构在断路器合分闸操作冲击应力作用下易损部件的疲劳寿命进行了分析。计算结果显示:弹簧操动机构合分闸联锁挚子在断路器合分闸操作冲击应力的作用下其疲劳寿命计算结果为1 654次;双稳态永磁操动机构在断路器以2.5 m/s速度分闸、1.5 m/s速度合闸时,其动、静铁心在冲击应力作用下的疲劳寿命17 710次;快速斥力机构触头簧传动支撑部件在断路器以5.5 m/s速度分闸、1.3 m/s速度合闸过程中,其冲击疲劳寿命为302次;该计算结果与实验结果相近。     

特高压输电线路断路器不装合闸电阻的可行性研究

为了研究特高压(UHV)输电线路断路器不装合闸电阻的可行性,从变电站和输电线路的安全角度考虑,提出了取消断路器合闸电阻的判据,并采用电磁暂态程序(EMTP)模拟计算了线路长度为50~400 km的特高压输电线路断路器不装合闸电阻时的合闸过电压水平、波前时间及线路闪络率。计算结果表明,线路长度100 km的输电线路不宜取消合闸电阻,线路长度100 km的单回线路和I串同塔双回线路的闪络率和相间过电压标幺值分别接近判据中的允许值0.01次/a和2.95,因此在实际工程中宜结合具体条件进行研究,可能会满足取消合闸电阻的条件。提出为了扩大取消断路器合闸电阻的范围,建议进一步研究降低操作过电压等效风速系数、采取其他措施进一步抑制合空线过电压。     

12kV真空灭弧室触头合闸冲击下疲劳寿命研究

真空灭弧室合闸过程中,触头往往会承受较大的合闸冲击,在多次合闸操作后,触头极有可能产生疲劳破坏,从而影响真空灭弧室的工作性能。该文建立VS1型真空断路器操动机构动力学仿真模型,对断路器合闸过程中动触头动态特性进行计算;并利用三维非线性显示动力学分析软件LS-DYNA对杯状纵磁触头合闸冲击碰撞过程进行模拟,得到触头结构在合闸冲击作用下各时刻的应力应变结果;在nCode软件中建立真空灭弧室触头结构疲劳寿命分析流程,对触头结构疲劳寿命危险区域进行预测,并对支撑盘结构进行优化以提高触头结构疲劳寿命。结果表明：在冲击载荷作用下,杯状纵磁触头杯指及触头片开槽处会产生应力集中现象,易发生破坏;三种支撑盘结构中,凸台型支撑盘能使触头结构应力分布更加合理,可有效提高触头疲劳寿命。     

特高压可控避雷器参数配置及控制策略

可控避雷器通过动态改变伏安特性可实现操作过电压的深度限制,进而取消特高压系统断路器合闸电阻,提高工程经济性和可靠性.该文研究了可控避雷器对合闸操作过电压幅值、分布、波形等特性的影响;研究了可控避雷器参数在不同系统条件、线路长度下的适应性,提出取消断路器合闸电阻的可控避雷器参数配置方案;分析了可控避雷器的控制策略和实现方...     

运行与检修问答

<正>【问】操动机构中的自由脱扣的含义是什么?为什么要装自由脱扣? 【答】自由脱扣的含义是:在断路器合闸过程中,如果操动机构又接到分闸命令,则操动机构不应继续执行合闸命令,而应立即分闸。操动机构所以要能自由脱扣是因为,当在断路器合闸过程中,发生短路故障时,若操动机构不能及时分闸,轻者可能导致越级跳闸;重者可能导致触头熔焊、严重喷油甚至爆炸。因此,1989年全国高压开关专业会议拟订的《高压开关设备反事故技术措施》中要求:“对已装用的不带自由脱扣的CD12、CD13、CD—40等型号的操动机构,限期更换。在更换之前,严禁手动合闸或就地电动合闸”。 【问】调整操动机构时为什么要保证分闸辅助接点先投入后切开? 【答】先投入是指断路器合闸过程中,动静触头未接触之前分闸辅助接点就已接通,以保证断路器在关合短路故障时能迅速分闸。后切开是指断路器在分闸过程中,动、静触头断开之后,分闸辅助接点再断开,以保证断路器可靠的分闸。     

800kV双断口罐式断路器在750kV电网中的应用

介绍了国内首台拥有自主知识产权的800kV双断口罐式断路器的技术参数、结构;讨论了750kV系统对800kV罐式断路器的特殊要求（包括灭弧室、出线套管、合闸电阻、并联电容器、操动机构等）;最后归纳了LW13-800罐式断路器在750kV系统运行中应重点注意的事项。     

500kV断路器合闸电阻故障分析及运行建议

断路器加装合闸电阻是抑制高电压等级、长距离运输线路空载合闸或单相重合闸等操作过电压的主要措施。合闸电阻的设计、制造对500 kV断路器都会产生重要影响。当断路器的合闸电阻发生故障时,不仅会降低断路器的性能,还会对整个供电系统产生影响。文中对一起500 kV断路器合闸电阻进行了故障分析,为断路器合闸电阻的应用提供一定参考。     

断路器合闸电阻动态测量方法的研究

对安装有合闸电阻的高电压等级断路器的合闸电阻值的测量方法进行研究。提出一种间接测量法：在断路器退至检修分闸状态时,人为在断路器断口加入一个电源和标准电阻使断路器与其形成回路,然后用高速波形记录仪将断路器合闸过程中的断口电压记录下来,再对所得数据分析计算得出断路器的合闸电阻的电阻值。实测结果表明,使用该方法的测试结果与合闸电阻铭牌值的误差在4％以内,且简便、安全,在现场有较强的实用性。     

凸轮机构在电动弹簧操动机构中的作用

1.前言真空断路器的操动机构主要有两种形式:以直流电磁铁作为合闸动力源的操动机构是电磁操动机构;以弹簧作为合闸动力源的是电动弹簧操动机构。电动弹簧操动机构由小功率交流或直流电动机为弹簧储能,而后利用弹簧释放的能量对断路器进行分、合闸操作。由于它对电源要求不高,合闸力不受电源电压的影响,工作恒定,易于产品系列     

断路器操动机构虚拟样机建模及其故障仿真

为研究弹簧疲劳失效对操动机构运动过程的影响,根据VS1型高压断路器弹簧操动机构分合闸运动原理,对操动机构进行结构简化并建立相应的虚拟样机模型,对比分析仿真结果及断路器主要机械技术参数要求以验证模型的准确性。运用机械系统自动动力学分析软件(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System,ADAMS)仿真分析了合闸弹簧刚度不足时机构的运动情况,仿真结果表明,弹簧刚度严重不足将导致机构合闸困难甚至无法合闸。     

弹簧操动机构动力学仿真及应力分析

高压断路器操动机构的可靠性是断路器稳定运行的重要保证。笔者利用ADAMS软件对机构动触头在分合闸过程中行程、速度等特性进行了动力学仿真分析,通过与实验数据进行对比,验证了所建模型的准确性。通过Hyper Mesh和LS-DYNA软件对机构进行了有限元建模并求解分析,得到了操动机构关键零部件的应力分布情况,并指出了需注意的危险部位。分析方法和结果可为断路器操动机构的研究和优化设计提供理论指导和参考依据。     

断路器合闸电阻对变压器励磁涌流的影响

为了分析在不同合闸方式下断路器合闸电阻阻值对变压器励磁涌流的影响,使用EMTP软件进行了仿真计算,计算结果表明,断路器合闸电阻对变压器励磁涌流峰值有明显的削弱作用,在确定是否取消断路器合闸电阻时,应考虑到它对励磁涌流的影响。     

取消500kV线路断路器合闸电阻的研究

提出了取消线路断路器合闸电阻的两个判据;自编程序对12个500kV系统(简单网)进行了大量数值计算,发现线路绝缘故障率、MOA吸收能量均与系统第一串联谐振角频率(标幺值)有关;同时还研究了断路器合闸相位角分布规律、MOA的额定电压、线路绝缘水平等因素的影响。     

800 kV交流滤波器场用断路器合闸电阻故障分析

合闸电阻在断路器合闸过程中用以抑制合闸涌流、操作过电压,主要应用在800 kV及以上电压等级输电线路与换流变电站交流滤波器场,其中交流滤波器场特殊应用环境导致合闸电阻故障率高。通过断路器合闸过程中的暂态波形分析、声振信号检测、物理场仿真等方法对一起合闸电阻缺陷引起的断路器运行异常进行分析,并给出导致合闸电阻异常原因,通过返厂解体验证了所采用分析方法的正确性。最后,对带合闸电阻结构断路器存在的潜在缺陷提出相应改善措施,以避免断路器运行过程中气隙击穿事故发生。