高压隔离开关自力型触指/虫头结构仿真分析与优化设计

根据高压隔离开关自力型触指/触头机构服役工况,利用Solidworks软件建立自力型触指/触头有限元分析模型,在ANSYS Workbench集成开发环境(AWE)下对自力型触指/触头结构参数进行了优化设计,并分析了设计参数对自力型触指所受最大等效应力、剪切应力和变形的影响.结果显示:触头直径和触头摩擦行程与各响应变量...     

高压隔离开关自力型触指/触头结构仿真分析与优化设计

根据高压隔离开关自力型触指/触头机构服役工况,利用Solidworks软件建立自力型触指/触头有限元分析模型,在ANSYS Workbench集成开发环境(AWE)下对自力型触指/触头结构参数进行了优化设计,并分析了设计参数对自力型触指所受最大等效应力、剪切应力和变形的影响。结果显示:触头直径和触头摩擦行程与各响应变量之间均呈现出正相关关系,且触头直径的变化对响应变量的影响比触头摩擦行程对响应变量的影响更大。经多目标优化后,自力型触指/触头最佳结构参数为触头直径63.39 mm,摩擦行程15.24 mm。     

基于Ansys Workbench的不同截面型式自力型触指/触头配合结构优化设计

采用Cu-Cr合金材料,利用Solidworks建立自力型触指的矩形和W型截面触指/触头配合结构三维模型;通过DOE分析选取设计变量;运用Ansys Workbench的参数目标驱动优化对其结构参数进行了优化仿真。2种不同截面配合结构的最大应力和最大变形量的对比显示:随着触头直径、触指厚度以及摩擦行程的增大,各响应变量与之成正比例关系,且触头直径与摩擦行程对响应变量的影响比触指厚度的变化对响应变量的影响更大。经过多目标驱动优化后,矩形触指的最大变形量为6.6 mm,而W型触指最大变形量为2.6 mm。因此,当触指的几何尺寸和材料均相同时,W型截面力学性能要优于矩形截面。     

自力型触头的设计与计算

为了了解高压电器产品中各类触头的特点及优劣,以便根据需要合理选择,介绍了各种类型触头的分类,重点论述了自力型触头在设计中的若干问题。自力型触头设计的重点在于对触指接触压力的计算,首先要选择导电截面,根据额定电流的大小选择触指数,确定触头参数,进而可知导电截面;其次,自力型触头触指的接触压力是触头在材料屈服强度范围内由弯曲应力提供的,其变形量不能超出材料的许用弯曲应力,否则会减小触头的接触压力,甚至破坏触头的电连接作用。给出的触指动稳定性校验公式、短路时触点温升计算公式和触头软化时的电压降均利于更合理设计触头结构。     

高压隔离开关分合闸过程触指压力检测技术与应用

针对高压隔离开关安装过程中触指压力的检测需求,提出了一种可在分合闸过程中实时连续测力的新型触头。采用机械原理,推导了触头受力和触指变形之间的关系。在考虑实际工况的前提下,给出了测力触头的结构设计。最后在所建的高压隔离开关试验平台上对隔离开关分合闸运动过程中的触头压力进行了测试。试验结果表明:设计的测力触头可以对触指压力进行实时连续检测,连杆长度的变化会使触头触指啮合位置不正,触指单边压力增大;根据触指压力变化曲线可以判断单相导电臂分合闸同步性和三相同期性检测。因此,该新型测力触头可对高压隔离开关的安装提供帮助指导。     

某220kV变电站GIS弹簧触头故障分析及优化方案

根据某220 kV变电站某一个GIS设备触头出现的故障,对现场GIS设备进行拆卸后发现弹簧触指发生了变形。借助于X射线检测技术还发现另外6组GIS设备中弹簧触指亦有不同程度的形变。结合现场处理情况分析了弹簧触指变形的原因,变形是由于动触头在与弹簧触指接触过程中的冲击载荷过大所导致。并根据弹簧触头的特点创建了模型,利用Adams仿真软件对弹簧触头的工况进行了仿真分析,并对弹簧产生形变的原因进行了分析。仿真结果显示,动触头在与弹簧触指接触过程中弹簧受力增大,在齿轮槽的作用下使得弹簧应力集中,引起弹簧变形。根据形变原因提出了弹簧触头的优化方案,并根据优化方案对出现故障的GIS进行了相应的处理。     

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。     

SF6高压电器产品中各类触头形式的优劣对比

各类触头形状各异．用选不同．但从其工作原理划分．触头分为自力型触头、非自力型触头。自力型触头是触头材料自身的变形所产生的屈服弹力来提供接触压力的，常见的有指形触头、盘形触头、表带触头等，非自力型触头是指以其它动力来提供接触压力的，常见的有梅花触头、块状指型触头、复合型表带触头等。从其工作用途分，触头分为静连触头，动连触头。顾名思义，     

550kV快速接地开关新型自力型触头设计与计算

针对接地开关常用梅花触头结构复杂、安装困难、成本较高等缺点,设计了新型自力型触头结构。通过增加压紧弹簧来提高接触压力,利用自身的高导电性和可靠的接触压力,提高耐受短路电流产生的电动力能力。采用有限元分析和理论计算对触指进行优化,计算触头接触压力,并对动热稳定性以及短路关合能力进行校核,确保了新型自力型触头设计合理性。     

整体烧结自力型CuW/CrCu弧触头的静态性能

1前言触头是高压开关的关键部件,其质量高低对开关的整体质量至关重要,开关厂对其性能的要求和检测历来十分严格,西安高压开关厂（以下简称西开厂）是国内对触头质量要求极其严格的厂家之一,这一点在为西开户提供LWB－500动静弧触头样品的过程中深有体会。西开厂曾对国内有些厂家粉末冶金整体式CuW／CrCu触头的静态性能作过检测[1],认为CrCu尾部的抗张强度偏低,需要改进。文献[2]中指出动弧触头触指的变形不均或变形大,会导致电烧损增大或开断失败,因而自力型CuW／CrCu整体触头的综合性能有待提高。本文介绍采用整体烧结方法…     

126kV真空断路器触头合闸冲击力的测量及仿真分析

文中研究目标是确定126 kV真空断路器触头合闸冲击力的大小以及相关因素的影响。利用PVDF压电传感器测量了合闸过程中触头冲击力曲线。得到合闸速度约为1.5 m/s时冲击力峰值为97 995 N,持续时间为0.487 ms。通过Ansys/LS-DYNA软件仿真研究了触头的凸台直径、材料弹性模量、合闸速度以及触头弹簧力对合闸冲击力的影响。仿真结果表明:触头凸台直径对触头冲击力基本无影响;触头材料弹性模量增大时,触头冲击力峰值增大,冲击力持续时间减小;触头合闸速度以及触头弹簧力增大时,触头冲击力峰值增大,冲击力持续时间基本不变。     

铬含量对铬青铜性能及CuW/CrCu结合面强度的影响

1前言整体式自力型触头的尾部导电端现均为铬铜合金,经固溶时效处理的铬铜合金强度、硬度均显著高于纯铜,弹性非常好,因而能为触指与静触头的良好接触提供足够的接触压力。过去铬铜尾铜是通过焊接与CUW触头连接起来的,结合面处因焊接造成回火软化,降低了结合面的强度,再则铬铜尾铜在焊接时易出现气孔及夹渣等缺陷,因而烧结熔渗整体式自力型CuW／CrCu触头正在取代焊接自力型触头[1-4]。烧结熔渗的整体式CuW自力型触头除可克服上述缺点外,还具有CuW／CrCu结合面形状可以设计成各种有利于界面结合的形状的优点[3]。然而烧结熔渗…     

立式烧结熔渗整体式CuW/CrCu自力型触头的型式试验结果

1引言高压弧触头不但要有优良的静态物理机械性能,还要有优良的耐电弧烧损性能。优良的静态物理机械性能只是高压弧触头的必要条件,而优良的耐电弧烧根性能才是其充分条件。触头满足必要条件可以装机试验,装机通过型式试验满足了充分条件才可进入实用。触头的型式试验一般进行断流容量试验,在一定的开断次数后,检查触头的外观及烧损尺寸。已有的研究表明,自力型触头在试验中可能会遇到的问题有：（l）动弧触头的个别触指发生塑性变形,向里收编或向外张开,前者会造成触指闭合圆直径减小,使分合速度降低,严重时造成开断失败;后者会…     

高压隔离开关多体动力学仿真及力矩特性研究

对高压隔离开关进行准确的动力学仿真是其性能优化、强度校核、故障诊断以及检修维护的基础。借助ADAMS进行高压隔离开关多体动力学仿真及力矩特性研究,建立参数化连杆机构以及触头触指模型;根据理论计算和ANSYS Workbench模态分析结果设置模型的相关动力学参数;仿真获取合闸过程触指形变和操作力矩等动力学特性,并将仿真结果与理论分析、实测波形进行对比,验证模型的准确性;最后分析不同参数下的隔离开关合闸力矩的变化情况。所提出的多体动力学仿真方法及分析结果可为隔离开关在设计阶段实现优化设计、降低成本,在工程应用阶段为工程分析、运维指导提供理论基础与数据支撑。     

高压断路器弧触头动态接触电阻研究

SF_6高压断路器触头间的动态接触电阻是反映SF6高压断路器弧触头烧蚀程度的一个重要参数。研究弧触头动态接触电阻与弧触头的烧蚀程度之间的关系具有重要意义。基于电接触理论,建立了一个弧触头动态接触电阻仿真的理论模型。通过开断过程中的弧触头受力情况分析,得出在八触指自力型弧触头模型中,电流小于2 k A时,可忽略各种电动力的影响,只考虑触指接触压力的影响。在这个假设下,文中首次建立了简化的弧触头动态接触电阻的仿真模型。与大量弧触头模拟烧蚀试验结果对比,文中所提出的弧触头动态接触电阻仿真模型,在弧触头接触行程为15 mm以后,仿真结果与试验结果吻合度较高。     

基于触头动态接触压力的触头弹跳分析

根据弹性波原理,以CJ20-25型交流接触器为试验品,采用以压电薄膜为敏感元件制成的触头接触压力传感器,分别测得一相主触头触桥上两个触头的动态接触压力信号,用以研究该相主触头的触头弹跳情况;利用高速摄像机技术分析了触头运动过程中的摆动和振动情况;应用小波工具箱对该触头接触压力信号进行了降噪处理;研究了触头弹跳与触头断通信号的关系以及触头弹跳与合闸相角的关系。由分析结果可见,触头动态接触压力信号可揭示触头弹跳和断通信号的变化原因,合闸相角为60°时,各项指标综合最差。     

SF6断路器触头劣化过程合闸预击穿特性研究

电容器组投切断路器触头烧蚀劣化后会改变合闸预击穿时间,这不仅会影响选相合闸效果,同时也说明预击穿电弧持续时间可作为衡量触头烧蚀状态的指标之一。建立了126 kV SF₆断路器灭弧室内合闸预击穿过程电—流体耦合仿真模型,研究了触头劣化过程中合闸预击穿特性,并提出了预击穿时间带电检测方法。结果表明：合闸过程中场强最大点总是出现在静弧触头表面;灭弧室内SF₆气体密度几乎保持不变;110 kV电压等级相电压下,触头预击穿电弧持续时间随烧蚀程度变化的试验值与仿真值吻合良好。从电场畸变角度解释了随着触头的表面烧蚀劣化程度增大对应预击穿时间的变化规律,结果可为断路器选相合闸策略和触头状态评估提供理论指导。     

GW4型隔离开关产品分合闸轨迹分析及优化改进措施

早期未完善的GW4型隔离开关产品在现场调试和维护过程中,有时会出现左、右触头不能正常啮合,操作力矩大,合闸后触指单侧压紧,分闸后左右两侧导电臂不平行等现象,笔者对GW4型隔离开关产品的分合闸轨迹进行了分析,在此基础上揭示了传动底座上主动拐臂和从动拐臂的长度及起始角度、交叉连杆的长度、左右导电臂长度的分配比例与上述现象之间的关系,并提出了优化选择传动拐臂的起始角度,固定交叉连杆的长度,合理分配左右导电臂长度的改进措施。     

交流接触器的同步控制

合闸相角对交流接触器的动态特性,尤其是触头碰撞弹跳有重要影响.首先用定相合闸装置,对一台80 A的样机在不同的合闸相角下的触头弹跳时间进行测量;然后采用虚拟样机技术,对交流接触器闭合的动态全过程进行仿真研究.最后提出了一种交流接触器的同步控制方法.     

基于电-热-力耦合的螺旋弹簧触指稳态温升分布仿真研究

气体绝缘金属封闭开关（GIS）中的母线触头弹簧触指热故障频发,甚至引起弹簧触指烧断并诱发击穿事故。文中构建了弹簧触指的三维电热机多物理场耦合仿真模型,首先基于经典Cooper-Mikic-Yovanovich(CMY)理论计算接触电导与接触热导,研究了考虑导杆重力作用下的弹簧触指温升分布,其次通过真型试验进行模型验证,最后基于仿真计算分析了不同损伤状态下的弹簧触指温升分布,分析了损伤程度与损伤范围的影响,仿真结果与母线弹簧触指热故障的普遍特征吻合。文中对母线触头弹簧触指热故障排查分析,及其结构优化设计具有重要指导意义。