环保型罐式多断口真空断路器均压配置研究

环保型罐式多断口真空断路器是未来高压真空断路器的发展趋势之一,但目前对罐式多断口真空断路器的均压配置问题研究不足.该文建立罐式多断口真空断路器三维电场模型,对比分析了罐式与传统柱式真空断路器的结构电压、电场分布和等效电容参数的差异,发现罐式结构对地杂散电容增大造成其电压分布更加不均匀.研究了罐式多断口真空断路器的单边、双边、三边和圆筒状的不同均压电容配置结构对断口间电压分布、罐体内部电场强度的影响规律.研究表明:不同均压配置结构的断口间均压效果由优到差依次为圆筒状、单边、三边、双边,圆筒状均压配置金属连接件处最大电场强度为3kV/mm,远小于其他方式的15～20kV/mm,该研究为罐式多断口真空断路器均压配置提供了参考依据.     

纳秒脉冲作用下核孔复合体影响细胞核膜电穿孔变化的仿真研究

纳秒脉冲电场能够透过细胞膜,靶向作用到细胞核膜产生电穿孔,从而诱导细胞死亡.而细胞核膜上存在的大量具有高电导率的核孔复合体(NPC)将会制约细胞核膜上电穿孔的发展.然而,现有纳秒脉冲电穿孔的仿真研究中尚未考虑此因素的影响.基于此,该文建立考虑细胞核上NPC存在的五层细胞介电模型,在细胞核膜不同区域等距离设置8个核孔进行仿真研究.通过COMSOL软件的电流模块和偏微分计算分析模块,首次研究NPC对细胞核电穿孔程度的影响.结果表明,与无核孔时的细胞核电穿孔状态相比,N P C的存在会导致附近一定区域内的核膜上电穿孔程度显著性下降,甚至会转变为未电穿孔状态,NPC附近核膜电穿孔衰减程度也与NPC的位置相关;随着NPC数量的增加(2～32个),细胞核膜上电穿孔明显衰减的区域也逐渐增加,当NPC个数达到32个时,细胞核膜上电穿孔程度发生衰减的区域百分比已达到89.93％,衰减50％以上的区域百分比为36.00％,衰减90％以上的区域百分比可达到22.94％,而因NPC存在导致周围区域由穿孔状态变为未穿孔状态的百分比也达到2.54％.上述研究表明,NPC的存在会极大地降低周围细胞核电穿孔效应及整体细胞核电穿孔的程度,从而显著影响纳秒脉冲杀伤肿瘤细胞的效果.因此,在对靶向诱导细胞核膜电穿孔的纳秒脉冲电场参数选择时,应考虑NPC的影响.     

纳米SiO2对环氧树脂复合材料雷电冲击电压的影响

以纳米SiO_2改性环氧树脂制得SiO_2/环氧树脂复合材料,并对改性前后环氧树脂复合材料的短时过电压耐受能力进行对比研究。结果表明:随着纳米SiO_2掺杂量的增加,SiO_2/环氧树脂复合材料的介电常数和介质损耗因数均呈先减小后增大的趋势,当纳米SiO_2质量分数为3%时,改性效果最佳。根据U-N曲线,在常温下施加的雷电冲击电压幅值为50 k V时,掺杂SiO_2质量分数为3%的环氧树脂复合材料累积至击穿的雷电冲击次数达1 313次,是纯环氧树脂材料的3.23倍,研究结果可为提高环氧树脂短时过电压耐受能力设计提供参考。     

基于真空灭弧室和SF_6灭弧室串联的混合断路器技术发展与研究现状

在归纳国内外高压开关研究现状的基础上,综述了混合断路器技术的发展历史与研究现状,分析了真空电弧与SF6电弧的相互作用机理,研究了混合断路器的动态绝缘特性并得到混合断路器中两灭弧室相互作用的关键区间,对比说明了现有混合断路器样机的结构及控制特点,阐明了进一步研究混合断路器技术亟需解决的主要问题。认为应尽快探明两灭弧室触头动作的最优控制策略,得出不同开断容量的SF6灭弧室与真空灭弧室串联后其开断容量增益曲线,为混合断路器的工业化应用提供重要的理论基础。     

双断口真空断路器的动态介质恢复协同特性

多断口真空断路器的串联断口间动态介质恢复协同作用对其弧后特性、开断能力有影响。为此搭建了双断口真空断路器试验样机,进行了合成回路试验,旨在得到双断口真空断路器的动态介质恢复协同特性。研究了不同间隙、不同触头结构、不同均压电容对动双断口真空断路器开断能力的影响,得到了不同组合方式下的开断增益特性,试验结果表明:双断口真空断路器最佳的组合方式是横纵组合方式且横磁触头在高压侧,这是由于这种组合电压分布更加均匀,由于真空间隙的变化影响电压分布特性,进而得到横纵组合方式最佳的间隙配合特性。通过试验得到了不同触头结构灭弧室的组合均压电容大小对开断能力的影响,均压电容选取在500~2 000 p F为宜,且两个纵向磁场触头结构组合在同期动作下开断能力最强。     

雷电冲击电压下环氧树脂绝缘特性研究

环氧树脂是固体绝缘开关柜(SIS)的重要绝缘介质,在冲击电压累积作用下会产生不可逆的绝缘损伤。为探明环氧树脂材料内部绝缘劣化累积效应以及外绝缘污秽闪络特性,基于固体绝缘开关柜用环氧树脂材料设计多种固体绝缘件,并对其进行相关测试。结果表明:随着雷电冲击电压幅值(U)的升高,环氧树脂材料击穿时的雷电冲击累积次数(N)明显减少,同时随着累积次数的增加,环氧树脂材料的相对介电常数与介质损耗因数(tanδ)均呈增大趋势,其中介质损耗因数整体增幅大于20%,对绝缘状态的评估具有较高的参考价值;雷电冲击电压下盐密、灰密对环氧树脂材料污秽闪络电压的影响符合幂指数规律,并得出了U-N特性关系方程和污秽闪络电压与盐密、灰密的关系方程,为固体绝缘开关柜耐雷电冲击能力设计提供参考。     

基于耦合电抗器的阻容型混合直流断路器拓扑结构研究

直流断路器是中压直流配电系统的重要设备。为满足大容量高速分断的迫切需求,该文提出一种基于耦合电抗器的阻容型混合直流断路器拓扑结构并分析了其工作过程,将耦合电抗器一、二次绕组分别串联于主支路和真空开关支路实现加速电弧电流转移,阻容元件串联于固态开关支路以便限制故障电流。通过Matlab/Simulink构建了基于耦合电抗器的阻容型混合直流断路器仿真模型,仿真分析了耦合电抗器和阻容元件参数对电流转移时间、限流效果、整机开断时间的影响规律,并进行了小电流开断的初步实验验证。研究表明：耦合电抗器一、二次绕组分别为300μH、50μH,阻容元件参数为0.1?、50μF,电流转移时间由1.5ms缩短至0.5ms,截断电流峰值降低了47.1%,整机关断时间缩短了1.9ms,初步验证了新拓扑结构在限流和快速开断方面的可行性,为研制高性能混合直流断路器提供参考依据。     

真空断路器弧后阶段鞘层发展过程的探针阵列诊断方法EI北大核心CSCD

真空断路器开断过程中弧后残余等离子体密度演变规律是关乎其开断性能的重要特征。基于探针诊断电子饱和区域工作原理,该文提出一种真空断路器弧后阶段鞘层发展过程的探针阵列诊断方法。设计探针阵列布置方式、探针阵列控制电路、探针阵列数据处理流程。基于可拆卸真空腔体和合成试验回路,搭建探针诊断实验平台,开展真空电弧弧后残余等离子体电子密度探针阵列诊断实验,得到探针阵列电流的衰减规律以及弧后电子密度的二维分布。研究表明:真空断路器弧后残余等离子体电子密度数量级范围为10^(10)~10^(11)cm^(-3),测量结果与已有文献结果偏差不超过5%,衰减时间范围为30~40μs,弧后阶段鞘层的发展规律与已有文献的诊断结果一致。结果验证了探针阵列诊断弧后阶段鞘层发展过程的有效性,为真空断路器弧后残余等离子体电子密度的测量提供一种经济、有效的诊断方法。     

机械式真空直流断路器弧后电流测量研究

机械式直流断路器弧后特性是表征其开断性能的重要参数.为获得直流开断过程中真空开关弧后电流峰值与时间、电流零点附近的di/dt、du/dt等影响规律,该文首先分析基于电流转移的机械式真空直流断路器弧后电流测量原理,设计机械式真空直流断路器弧后电流测量装置参数,搭建基于强迫过零方式的机械式直流开断实验平台,测量开断电流为1.5kA情况下机械式真空直流断路器弧后电流,讨论换向频率和恢复电压对弧后电流的影响.研究表明,基于电流转移的弧后电流测量装置可以有效测量弧后电流,弧后电流随着换向频率和恢复电压的增大而增大,恢复电压在相位上稍滞后弧后电流约100ns,且换向频率对弧后电流的影响大于恢复电压的影响,为断路器开断性能的优化研究提供了参考.