鲸鱼优化算法及断路器触头弹簧小型化设计

为了克服低压断路器体积大、分断性能差等缺陷,结合弹簧约束条件构建触头弹簧小型化数学模型,提出一种改进的鲸鱼优化算法(CA-WOA)进行优化求解,即在标准鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)的基础上,结合云模型与自适应权重策略改进鲸鱼优化算法,引入云模型加强算法的全局与局部搜索能力,避免陷入局部极值;再引入自适应权重策略,提高算法的收敛速度与精度;通过经典测试函数仿真和对比分析,表明其改进算法具有更好的性能。进而,采用改进的鲸鱼优化对所构建的触头弹簧数学模型进行迭代寻优,实验结果表明其改进算法能够有效地减小触头弹簧质量与体积,实现低压断路器小型化目标。

云ECDE在低压断路器触头弹簧优化中的应用

为解决断路器触头弹簧的设计问题,提出一种云增强差异进化(ECDE)优化设计方法。以HSW6系列万能式断路器为例,分别对A、B、C 3种不同型号的触头弹簧进行设计分析,构造触头弹簧的数学模型,并采用云ECDE求解。实验结果表明,与采用差异进化算法设计相比,该方法能够快速、有效地求出触头弹簧模型的最优解。

轨道交通真空断路器触头弹簧位置的设置

轨道交通真空断路器的触头弹簧布置形式及弹簧位置对电性能影响很大。通过分析目前轨道交通的真空断路器触头弹簧布置的4种典型形式,来合理布置真空断路器触头弹簧的位置,不断完善真空断路器的分闸运动,使机械运动、电弧运动和热运动协调起来,从而使真空断路器的电性能得到进一步提高。

10kV开关柜梅花触头弹簧变形原因分析

10kV开关柜梅花触头在长时间运行后发生变形。通过对三组梅花触头弹簧进行宏观检查、材质成分分析、力学性能试验以及弹簧对触指压力校核,查找、确定梅花触头弹簧发生变形的原因。结果表明:造成梅花触头弹簧变形是由于弹簧安装运行后,出现了拉力值低于设计要求的下降,引起触头发热和弹簧变形。通过对弹簧变形原因的分析,提出合理的解决方案,使该问题得到有效预防。

一种触头弹簧的设计

触头弹簧是真空断路器的关键元件,用于提供合闸时真空灭弧室触头压力,保证回路电阻满足通流及温升要求;同时可以提高分闸时的刚分速度.本文基于对一种共箱真空断路器结构布置的研究,设计了一种触头弹簧结构,并进行了计算分析及试验验证.该触头弹簧采用对合组合碟簧结构,结构新颖,配产品通过了型式试验,表明其设计的合理性.

弹簧触头的设计

在详细分析弹簧触头的特点和结构要素的基础上,讨论了触头座沟槽尺寸、极限圈数和额定圈数的计算方法,并通过对部分产品实验数据的分析,得出了触头通流能力、接触压力和接触电阻与热稳定核算的方法。结果表明,其精度可以满足产品设计需要。

定量测量车式开关弹簧触头压力的方法研究

柜式设备是配电网设备发展的方向，其在奉贤电网中占有很大比例，随着投运年数的增长，设备发生问题的概率会逐渐增多。目前，针对触头弹簧的劣化缺乏量化检测手段。介绍了一种车式开关弹簧触头压力的定量测量方法，并设计了相关测量装置，以电阻式压力传感器作为感应元件，将压力值转换为电气信息．

弹簧参数对大功率直流继电器分断特性的影响研究

大功率直流继电器通常用于控制大电流电路的接通与分断,触头弹簧和反力弹簧作为继电器的重要部件,其性能对于继电器工作可靠性具有重要影响。本文以某型号大功率直流继电器为研究对象,首先利用SolidWorks软件建立继电器实体模型,随后利用Flux电磁场仿真软件进行电磁场仿真分析,得到继电器吸合和分断过程电磁吸力随时间的变化曲线,最后在Recurdyn多体动力学软件中输入电磁吸力并设置弹簧参数,进行继电器的动力学仿真分析,研究弹簧参数对继电器分断特性的影响,结果表明提高反力弹簧的刚度系数和预压力以及触头弹簧的刚度系数,可以有效提高触头的分断速度,从而提高大功率继电器的灭弧能力。研究结果可为继电器的优化设计提供基础。

某220 kV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。

弹簧触头设计(Ⅱ)

为了使弹簧触头结构的设计制造更加标准和规范,笔者对近两年来弹簧触头在使用中出现的接触电阻波动等问题的原因进行了分析,提出了相应的结构设计方法,对钴铜丝和铍青铜的材质性能进行了比对和分析,并给出了弹簧触头设计的规范化方案,对GCB/GIS的设计、制造、运行维护有一定的指导意义。

弹簧触头在隔离开关中的应用

在分析对比软联接、滚动触头、表带触头的结构和特点的基础上,通过结构原理分析和对比,研究了上述三种电接触结构的优缺点。认为弹簧触头有很高的通流能力和良好技术经济性。

Richard高压隔离开关弹簧触头放电问题研究

高压隔离开关是保障动车组安全稳定运行的重要器件之一,起着电气绝缘和隔离电压的重要作用。本文通过分析Richard高压隔离开关弹簧触头结构,对近期高压隔离开关异常放电故障深入研究,证明放电故障与弹性元件的应力松弛特性相关,并提出了相应的优化方案。

550 kV气体绝缘母线新型弹簧触头设计

气体绝缘母线是一种传输容量大、可靠性高的输电设备,螺旋弹簧触头是母线模块重要组成部件。根据电压等级及绝缘水平,设计一款新型弹簧触头,改进导电杆和螺旋弹簧结构,且校核螺旋弹簧通流能力,利用有限元软件对触头结构进行优化。通过计算触头接触压力,校核热稳定性,确保了新型弹簧触头设计的合理性。

定量测量车式开关触头压力的方法研究

设备柜式化是配电网设备发展的方向，柜式设备已经在奉贤电网中占有很大比例。随着投运年数的增长，这类设备发生故障的概率会逐渐增多。目前，针对触头弹簧的劣化，缺乏定量检测手段。本文主要介绍了一种车式开关触头压力的定量测量方法，从触头压力值反映弹簧劣化情况；并在此基础上设计了相关测量装置，以电阻式压力传感器作为感应元件，将压力值转换为电气信息。

特高压直流GIL运行可靠性设计与研究

特高压直流GIL运行可靠性取决于内绝缘设计的可靠性。此外,导电元件直流电流密度的取值、弹簧触头的定位设计、GIL各元件中的绝缘件与金具连接处的楔形气隙的处理以及母线中支撑件的结构设计细节,都会对产品运行可靠性产生重大影响,不能忽视。对于运行环境十分严酷的UHV DC GIL为保证内绝缘工作可靠性和减少气体维护工作量,文中还提出了高气密性结构设计。为适应-50℃低温运行要求,产品选用了液化温度很低的N_(2)/SF_(6)混合气体,对两种气体的配比,压力特性和绝缘特性进行了讨论与计算。还有产品的局放、气体密度及微水含量的监视系统的可靠性设计,都会对产品运行可靠性产生直接影响。文中对上述问题的研究成果作了介绍,可供高压直流产品设计使用。对其中未解的新技术如基于冷镜露点测试原理、微机电技术制作的智能气体湿度和密度监测装置、高压直流复合绝缘套管伞面局放起始场强提出了研究方案。文中提出的诸多GIL运行可靠性设计要点,对于其他超/特高压直流气体绝缘电器可参考选用。

环网柜真空断路器弹簧操动机构的优化

针对真空断路器在增加触头弹簧压力时弹簧操动机构不能可靠分合的问题,在不改变储能弹簧和分闸弹簧能量的前提下,对环网柜用真空断路器弹簧操动机构凸轮轮廓、传动拐臂尺寸和角度、连板尺寸进行优化,建立优化后弹簧操动机构的数学模型,分别进行MATLAB和ADAMS仿真。MATLAB仿真结果表明,机构的出力特性与断路器的负载特性能够实现良好匹配,优化后触头弹簧压力为2327 N,较优化前效率提高13.2%。动力学仿真显示,优化后的触头弹簧压力提高为2286 N。试验表明,装配2100 N触头弹簧压力时机构能可靠分合,合闸速度减小到0.65 m·s^-1,合闸弹跳减小,验证了优化方案的有效性和可靠性。

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2027次,优化后的触头弹簧结构疲劳寿命为12030次,满足断路器产品额定机械寿命的要求。

新型固封式真空接触器的合闸弹跳试验分析

真空接触器与真空断路器有诸多相似之处,在合闸操作中都会出现合闸弹跳,以新型固封式真空接触器产品小批阶段中机械特性参数测试出现合闸弹跳为实例,引出真空接触器的合闸弹跳定义,并简要说明了合闸弹跳的危害,以产品的电磁机构作为操动机构建立模型,找出影响它们的因素并得出结论,排除问题,从而确保产品可靠、稳定运行。

单稳态永磁机构的动态特性仿真及性能优化

基于12 kV直动式真空断路器的动作特性,介绍了一种改进型单稳态永磁机构.利用ADAMS中建立的真空断路器模型,结合MATLAB实现了多场耦合动态仿真.在触头弹簧的不同安装方式下,选取电容与分闸弹簧参数的不同组合进行断路器分合闸的动态仿真.仿真结果表明:电容容量对合闸特性影响较大;分闸弹簧刚度系数对分闸特性影响较大;触头弹簧安装在动端侧有利于提高刚分速度;触头弹簧安装在静端侧有利于降低刚合速度.

消除电除尘高压隔离刀闸放电

华能济宁运河发电有限公司#5炉电除尘投产以来高压隔离刀闸放电现象严重,严重影响公司安全生产及节能环保的要求。2009年,经过工程技术人员和有关专家的多次研究探讨,通过调整运行参数、更换触头弹簧、更改阻尼电阻设计等多方面因素,彻底消除了这一顽疾。