基于ANSYS Workbench的110kV隔离开关性能优化研究

为了优化高压隔离开关导电回路温升与电磁场,本文利用Solidworks建立三维模型与ANSYS workbench进行仿真分析,以GW5隔离开关的导电回路为对象进行电磁场与温度场仿真分析与性能优化。首先通过仿真计算得到最大电磁场强度与最大温升出现在触指结构上。其次,通过改变触指的材料以及结构,不断地将结果进行对比和分析,得到了钨铜可以降低触指的温升程度到23.032℃,触指的全倒圆角可以降低触指结构的最大电磁场强度。本文提出的性能优化方案以及计算结果,可以为今后的高压隔离开关设计方案提供理论依据。     

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。     

GW4高压隔离开关安装调试探析

针对高压隔离开关现场调试耗时多、安全隐患大且调试质量难以保证的现状,利用ADAMS对隔离开关进行建模,通过仿真分析了各个连杆参数的安装偏差,拐臂初始角度对导电臂打开角度、开合闸过程触指压力的影响,总结了相应的调试方法。应用测力触头进行了现场调试试验,试验表明,使用上述调试方法可以使两侧导电臂打开角度符合要求,有效避免啮合位置不正、单边受力过大的问题。触指压力在线检测的方式,可以在实际中指导安装及产品安装验收,并可推广至其他型号的隔离开关。     

基于UG和ADAMS的高压开关弹簧机构动力学仿真和优化

针对高压开关设计中提出的问题,建立了高压开关弹簧操作机构的动力学模型,在UG中对高压开关进行三维造型和装配;利用虚拟样机技术,在ADAMS中进行机构运动动力学仿真分析,得出了影响开关使用性能参数之间的关系,并对关键参数、动触头的速度进行了优化,为确定最合理的分闸、合闸时间提供了依据,提出了一种对高压开关进行虚拟设计的有效方法。     

GW4型隔离开关运动学分析与装配方法研究

高压隔离开关在电力输送中起着至关重要的作用,对其运动学规律及装配调试特性进行研究具有重要的实践意义。文中以GW4型高压隔离开关为例,首先在分析各连杆几何关系的基础上建立了隔离开关运动学模型。然后利用MATLAB/Simulink软件深入研究各特征参数与隔离开关之间的运动学规律,并探究特征参数对安装调试特性的影响。之后通过将回转支承座与支撑立柱间的4均布孔固定连接改为腰子槽孔连接的方式,对现有产品进行了改进并完善了装配方法。最后在GW4型隔离开关试验平台上进行了试验。试验结果表明:隔离开关运动学分析与装配方法均与仿真结果一致,也有效地解决了触头触指啮合时触指单边变形过大的问题。     

基于操作力矩的高压隔离开关机械缺陷智能诊断

隔离开关故障频发却缺乏有效诊断方法,该文提出一种基于操作力矩波形的隔离开关机械状态智能诊断方法.为对操作力矩进行准确检测,研制了电机式操作力矩检测装置,并通过刚柔耦合动力学仿真模型验证了试验结果的准确性,通过模拟合闸不到位、卡涩和三相不同期三种典型机械缺陷,分析总结操作力矩在不同机械状态下变化规律.从波形中提取啮合前力矩均值、啮合角度、停止角度三个特征量,作为神经网络诊断模型的输入,实现缺陷智能判断.再从特征量中反演出表征故障严重程度的故障量,使该诊断技术不仅能判断正常、卡涩、三相不同期和合闸不到位四种机械状态,还可输出卡涩等级与标准位相差角度,触头触指间距离等与检修标准密切相关的故障量,为隔离开关检修提供实用性参考.     

GW4型隔离开关分合闸操作力矩的分析与计算

隔离开关操作力矩的分析与计算对产品零部件的结构强度设计以及操作机构的匹配有很大的关系。笔者通过对GW4型隔离开关产品的传动模型进行简化和等效力矩计算,得到了影响GW4型隔离开关操作力矩的关键因素,即与触头触指的接触压力、接触轮廓和传动连杆的位置有关,分析和计算的结果对于降低GW4型隔离开关产品的操作力矩具有重要的启示意义。     

基于正交试验法的高压断路器机构多指标仿真优化

高压断路器是高压输电系统中控制通路、开路的重要器件,而高压断路器的合闸、分闸动作时间则是评价其机械性能的两项重要指标。本文通过设计正交试验方案,采用虚拟仿真技术,实现机构机械性能的多指标优化。首先在ADAMS中建立了高压断路器机构的多体动力学模型,完整复现了机构的储能、合闸和分闸动作的动力学仿真;接着结合高压断路器机构的实际功能,分析了关键零部件储能拉簧、分闸拉簧以及触头压簧对于合闸和分闸动作的影响;最后同时考虑合闸时间和分闸时间两个指标,通过正交试验进行了机构多指标优化,得到了最优的弹簧刚度参数组合。     

800 kV高压交流隔离开关研究开发

800 kV高压交流隔离开关是我国西北电网750 kV输电线路重要的开关设备。文中在国内外高压开关设备研究的基础上,进一步对800 kV高压交流隔离开关进行理论分析研究,确定了800 kV高压交流隔离开关的技术方案及结构参数,建立了800 kV高压交流隔离开关三维模型并进行机械及绝缘特性仿真分析。研制出800 kV高压交流隔离开关样机并通过了型式试验的验证。通过仿真分析和型式试验研究得出,文中设计的800 kV高压交流隔离开关结构合理,机械特性和绝缘特性满足招标要求,对后续其它系列隔离开关的研制具有重要的指导意义。     

动车组高压隔离开关电极结构优化

国内外针对动车组高压系统绝缘特性研究甚少,分析动车组隔离开关电场分布并选择结构合理的电极参数,对动车组安全、稳定运行具有重要的工程意义。因此基于仿真分析和实验研究相结合的方法开展动车组隔离开关高压侧电极结构优化策略研究。建立动车组隔离开关3维模型,分析高压端电极结构优化前后复合绝缘子电位、电场分布变化趋势。仿真分析电极结构参数(环半径R,管半径r)对电位、电场分布的影响。实验比较电极结构优化前后耐压性能变化趋势,在高速风洞试验室验证了优化后的电极机械连接可靠性。研究结果表明,现有动车组隔离开关高压端电极边缘存在明显的棱角,复合绝缘子伞裙四周电位分布不均匀。优化后的电极可有效降低电位梯度,优化后的轴向及沿面电场强度最大值小于0.45 kV/mm。结构优化后的隔离开关工频、雷电冲击耐压值及机械强度均满足要求。     

快速机械开关机械特性和结构强度研究

电磁斥力机构是快速机械开关的核心部件,在快速合闸和分闸过程中巨大的电磁驱动力会给电磁斥力机构和整个机械传动系统带来强烈的瞬态冲击。针对该问题,文中对电磁斥力机构在合闸和分闸全过程中的机械特性和结构强度进行了研究。采用LS-DYNA建立快速机械开关的有限元仿真计算模型,并求解得到合闸和分闸全过程各零部件的机械运动特性和瞬态冲击强度。采用激光测距对某单断口快速机械开关进行了实验测量,得到合闸和分闸过程的时间—行程特性曲线,实验测量结果和仿真计算结果匹配良好。最后对仿真计算模型进行参数优化,从而降低合闸弹跳、分闸过冲与反弹并减少零部件内部的瞬态冲击应力。文中的仿真计算方法和所获结果能为快速开关的运动特性分析、瞬态强度校核和设计参数优化提供指导。     

双磁钢差动式电磁继电器虚拟样机与参数优化研究EI北大核心CSCD

双磁钢差动式电磁继电器具有体积小、灵敏度高、动作快等优点,但由于触点分断速度较慢以及触点闭合弹跳造成其寿命余量小。基于双磁钢差动式电磁系统以及继电器动态特性数学模型,建立电磁系统的有限元静态仿真模型、触簧系统的多体动力学仿真模型,最终构建继电器的虚拟样机模型,实现了动态特性仿真,仿真结果通过了实测验证;利用上述静态仿真模型研究关键参数对力特性的影响,采用熵权法、灰色关联分析法、正交试验理论对关键参数进行优化;通过动态特性仿真,得到优化后的静合动触点分断速度与动合动触点分断速度较优化前分别增大53.20%和5.76%,静合动触点碰撞速度较优化前减小2.56%,验证了参数优化方案的可行性,达到了减轻触点分断与闭合弹跳的电弧烧蚀、提高继电器电寿命的优化目标。     

触指移位对GN30-10Q隔离开关接触电阻影响分析

探讨隔离开关接触电阻值的计算方法及影响因素,指导GN30-10Q隔离开关接触发热缺陷的现场处理.介绍GN30-10Q隔离开关的结构特点,在电接触理论基础上,分析触指移位对隔离开关接触电阻的影响,并给出相关计算公式.分析结果显示：触指移位量与隔离开关接触电阻值呈反比例函数关系,当触指偏移固定位置1cm时,隔离开关接触电阻值变化最大.触指位置是隔离开关接触电阻的重要影响因素,在设计、安装及检修隔离开关时均要对触指位置进行优化计算和紧固处理.     

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。     

分合闸弹簧参数对高压断路器机械特性影响研究

通过仿真软件建立某高压断路器虚拟样机,进行动力学仿真计算,根据计算结果分析了分合闸弹簧参数与高压断路器机械特性的影响并得出结论,该结论可以为弹簧操动机构分、合闸弹簧设计提供参考,为弹簧操动机构与断路器本体的匹配性研究奠定基础,同时对高压断路器机械特性调试也具有一定意义。     

双磁钢差动式电磁继电器虚拟样机与参数优化研究

双磁钢差动式电磁继电器具有体积小、灵敏度高、动作快等优点,但由于触点分断速度较慢以及触点闭合弹跳造成其寿命余量小。基于双磁钢差动式电磁系统以及继电器动态特性数学模型,建立电磁系统的有限元静态仿真模型、触簧系统的多体动力学仿真模型,最终构建继电器的虚拟样机模型,实现了动态特性仿真,仿真结果通过了实测验证;利用上述静态仿真模型研究关键参数对力特性的影响,采用熵权法、灰色关联分析法、正交试验理论对关键参数进行优化;通过动态特性仿真,得到优化后的静合动触点分断速度与动合动触点分断速度较优化前分别增大53.20%和5.76%,静合动触点碰撞速度较优化前减小2.56%,验证了参数优化方案的可行性,达到了减轻触点分断与闭合弹跳的电弧烧蚀、提高继电器电寿命的优化目标。     

隔离开关触点静态接触下热稳定性研究

为了研究GW4-220 kV高压隔离开关热稳定性,在建立矩形和W形截面触指触点静态接触下接触系统稳、瞬态数学模型和有限元模型的基础上,从理论和仿真两方面研究了隔离开关在50 kA/3 s下的热稳定性。结果表明:导电回路发热主要出现在接触系统,而接触处发热又主要为接触电阻发热,最高温度出现在接触线处;在承受短路电流50 kA/3 s时,热稳定性较差;W形截面触指系统最大温升明显小于矩形截面触指系统。     

高压隔离开关触指压力的测试

通过高压隔离开关触指压力仪器的开发,使触指压力的现场测试得以实施,减少了由于触指压力不符合要求引发的高压隔离开关过热故障缺陷,完善了高压隔离开关的测试项目。     

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。     

G4型隔离开关发热缺陷分析及处理

为解决高压隔离开关运行中出现的导电回路过热问题,结合一起红外测温发现的G4型隔离开关发热缺陷,从运行环境、开关结构及运行维护等方面进行分析,认为隔离开关在雨雾侵蚀下触指弹簧发生腐蚀致其性能下降,触指弹簧长期处于受拉状态致其触指接触压力下降、接触电阻上升是引起过热的根本原因,提出选用触指弹簧为优质不锈钢材料、结构为内藏外压式的隔离开关,以及加强安装监管和运行维护等方面的处理建议。