负载特性对弓网电弧能量的影响

随着列车运行速度的提高,弓网离线现象愈来愈严重,弓网电弧频繁发生,弓网电弧烧蚀受电弓滑板和接触网导线,其烧蚀程度与弓网电弧能量的大小密切相关。利用弓网电弧模拟试验系统研究不同负载功率因数、牵引电流时弓网电弧的电压电流,分析弓网电弧的平均燃弧时间与牵引电流和负载功率因数的关系、弓网电弧能量与负载功率因数的关系。研究结果表明:电弧的平均燃弧时间随着牵引电流的增大呈指数增长,且感性负载的燃弧时间较阻性负载的长;随着负载功率因数的增大,弓网电弧的能量逐渐减小。

能量输出模式对镁合金微弧氧化起弧能耗的影响

对微弧氧化起弧前不同能量输出模式下的AZ31镁合金试样进行了电性能测试、能谱和扫描电镜分析,测定了不同能量输出模式下微弧氧化起弧的能耗及最小能耗模式下起弧临界条件。结果表明:固定脉数时,起弧时间随脉宽的增大而缩短,起弧能量在脉宽为30μs时最小;固定脉宽时,起弧时间随脉数的增加而缩短,起弧能量在脉数为1 650时最小。当脉宽为30μs,脉数为1 650,峰值电流密度为50A/dm2时,起弧能耗最小,为2.4kJ。

SF_(6)气体提升密闭式直流接触器灭弧能力研究

目前轨道交通中使用的直流负载通常为感性负载,相比纯阻性负载,直流接触器在进行感性负载分断时会产生很大的电弧和过电压,电弧燃烧时间长,触点不易拉断电弧从而造成产品失效。目前轨道交通大量使用的敞开式直流接触器有比较成熟的解决措施,但对密闭式直流接触器而言,如何在感性负载下缩短燃弧时间、减少电弧对产品触点的损害还是一个新课题。该类产品如果要在轨道交通推广使用,必须保证对感性负载的可靠分断,这对该类产品的灭弧技术提出很高要求。本文通过六氟化硫(SF_(6))气体在某密闭式直流接触器中的应用,充分利用其优良的灭弧性能,减小电弧燃弧时间和降低过电压,使产品在感性负载下可靠进行分断,探索密闭式直流接触器在轨道交通推广应用的可行性。

地铁弓网燃弧能量检测与牵引电流扰动分析

利用非接触式紫外弓网燃弧检测系统对广州地铁二、三号线弓网燃弧现象进行现场检测。提取燃弧发生区段牵引电流数据,采用小波多分辨率与Parseval理论分析方法,对检测电流数据进行处理。结果表明,检测系统能够有效定位燃弧地点,燃弧造成牵引电流扰动的程度受燃弧持续时间、紫外燃弧能量的共同影响;采用燃弧检测与牵引电流扰动程度相结合的方法能够有效定位弓网受流薄弱点,对于指导现场维护具有实际意义。

AgCdO与AgCe触点分断电弧的燃弧时间与电弧能量

以AgCdO、AgCe两种触点材料的继电器为对象,在直流电压22～48V、阻性负载下,利用笔者研制的微机测试系统对触点开断过程的金属相与气相燃弧时间及其相应释放的能量进行了测试和研究,并得出了试验结果.

环保型绝缘气体的灭弧能力分析

为给后续环保型绝缘气体的研究提供基础,分析了国内外环保型绝缘气体灭弧能力方面的研究进展与研究方法,综述了包括六氟化硫(SF_6)混合气体、常规气体、新型绝缘气体在内多种类型气体灭弧方面的优势与劣势。常规气体受气体属性限制,难以满足大电流开断的灭弧需求,环保型氟代有机气体如三氟碘甲烷(CF_3I)等具有较好的应用前景,但灭弧相关的研究尚需更加深入的开展。本研究分析了环保型气体在绝缘及灭弧方面的特性及应用可行性,并介绍了新型气体灭弧研究有待开展的相关领域以及研究方法,如混合气体组分研究、流动状态气体特性研究、湍流影响以及气体分解物抑制等。

真空断路器灭弧能力现场检测技术

真空断路器由于真空泄漏难以发现且不会改变机械特性,因此现有方案对于真空断路器的检测存在极大的盲区。提出了利用直流电流注入电气量的变化,直接反映断路器灭弧能力的检测技术方案。该技术可以实现用较小的试验电流直接验证真空断路器的短路电流分断能力,具有较好的实用性。

少油断路器中空气室及油气分离器对灭弧能力的影响

在10kV电压等级的少油断路器中,由于在开断大电流和小电流时,对空气室的体积有不同的要求,同时选择合理的油气分离器,可以实现良好的冷却作用和分离油气的能力,避免出现喷油的事故。因此要重视少油断路器的空气室及油气分离器对开断能力的影响。

塑壳断路器的灭弧能力分析及应用

在低压配电系统中,塑壳断路器具有重要作用。当低压配电系统中出现问题时,可以通过塑壳断路器切除故障,提高配电系统的供电可靠性和安全性。同时,在实际应用中,需要合理选择塑壳断路器的型号,如需要考虑塑壳断路器的灭弧能力和开端电流能量。因此,分析塑壳断路器的概念,介绍塑壳断路器的灭弧能力,阐述灭弧系统的结构设计方法,总结归纳了塑壳断路器在实际中的应用情况。

提升直流接触器灭弧能力和减小体积的设计分析

分析了直流电在高电压下的电弧特性,结合公司开发的直流接触器产品,介绍了一种提高直流接触器灭弧能力的灭弧系统方案和有效缩小产品体积的设计方案,将灭弧装置设计改进为串励磁吹线圈灭弧+永久磁铁灭弧+“U”型触头强吹磁灭弧三结合的灭弧系统,将触头结构设计为双断点直动式结构,将电磁系统的设计改进为双线圈电磁结构,通过对接触器产品进行接通和分断、约定操作及电寿命等相关电性能试验验证,产品灭弧能力大幅提升,产品体积减小40%,适应直流接触器高可靠性、小型化发展趋势的要求,对提升直流接触器设计研发、提高接触器分断能力和电气寿命、降低接触器体积都具有借鉴意义。

使用等离子弧能够焊接哪些金属材料?

凡氩弧焊能焊的材料均可用等离子弧焊接，如碳钢、耐热钢、蒙乃尔合金、可伐合金、钛合金、铜合金、铝合金以及镁合金等。

基于无人机果树冠层卷吸效应的窄弧扇形防漂移喷嘴设计

针对植保无人机对果树冠层喷洒易产生的药液漂移问题,结合植保无人机对果树喷洒时产生的卷吸效应和扇形喷嘴雾化原理,设计了一种窄弧扇形喷嘴结构,并通过对不同冠层压力损失系数下的喷洒过程进行仿真分析,得到最佳防漂移的窄弧扇形喷嘴结构参数。研究结果表明:喷嘴内径增大,液膜与液带结构趋于稳定,液滴分布均匀,沉积率呈先降后升趋势;冠层压力损失系数降低,粒径频谱宽度减小,但沉积率总体提高;对较厚冠层果树植保时,选择内径1.3 mm、狭缝宽度0.15 mm的喷嘴,防漂移性能较好;对较薄冠层果树植保时,选择内径1.03 mm、狭缝宽度0.2 mm的喷嘴,防漂移性能较好;采用窄弧扇形喷嘴的液滴频谱宽度>0.7,沉积率>94.1%。

高海拔环境下大容量直流空气断路器灭弧性能研究

高原轨道交通和电工产业转型对起关键保护作用的大容量直流空气断路器(LC-DCCB)提出了更高要求,但现有产品在高海拔地区的开断仍存在一定问题。该文以轨道交通用LC-DCCB为研究对象,首先基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑湍流效应的影响,对其在高海拔环境下开断18 kA短路电流进行仿真;然后对电弧形态及灭弧室内温度场、电磁场、气流场进行分析,得出高海拔地区空气电弧开断困难的主要原因;最后根据仿真与理论分析,考虑采用合理数量和布局的间插式U型栅片改善电弧开断特性。结果表明:随着海拔的升高,电弧前期运动速度加快,但断路器的灭弧性能降低;在高海拔环境下电弧存在严重的弧根粘滞和弧根拖尾现象,弧根拖尾畸变空间电场,不利于熄弧;同时,在不同海拔环境下,电弧会产生不同程度的反向运动现象,易导致弧后重燃。该研究深入揭示了高海拔环境下LC-DCCB电弧演变过程及复杂开断现象背后的物理本质,可为该类产品研发提供理论指导。

阴极电流密度对6061铝合金在含Na_(2)WO_(4)电解液中微弧氧化膜结构和耐磨性能的影响

目的 研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法 固定阳极电流密度为5.0 A/dm^(2),阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm2,对6061铝合金进行微弧氧化40 min。用涡流测厚仪测量了氧化膜的厚度,用扫描电镜观察了微弧氧化膜的表面形貌和截面形貌,用能谱分析仪分析了氧化膜的表面成分,用X射线衍射分析仪分析了微弧氧化膜的相组成,用往复式摩擦磨损试验机测试了氧化膜的耐磨性能。结果 随着阴极电流密度的增加,氧化膜内的W含量逐渐减少,氧化膜颜色逐渐变浅,氧化膜厚度逐渐增加。微弧氧化膜的主要组成相为α-Al2O3和γ-Al2O3。当阴极电流密度从0 A/dm2增加到3.75 A/dm2时,氧化膜内孔洞的数量和尺寸逐渐减少,孔洞到氧化膜/基体界面的距离逐渐增加,氧化膜的耐磨性能逐渐提升。当阴极电流密度为3.75 A/dm2时,氧化膜的磨损率最低,仅为1.07×10-4mm3/(N·m)。但阴极电流密度增加到5.0 A/dm2时,氧化膜表层出现孔洞和剥落,耐磨性能下降。结论 阴极电流的加入有助于增加6061铝合金微弧氧化膜的厚度,提高氧化膜的致密性和耐磨性能,但过高的阴极电流会导致氧化膜表层出现孔洞,降低耐磨性能。

风电场集电线路单相接地故障柔性电压消弧与动态保护新原理

为解决风电场集电系统长期存在的线路单相接地故障处理难题,提出风电场中性点柔性接地方式,理论推导获得柔性接地风电场三序等效电路,与集电线路单相接地故障复合序网模型,建立风电场零序电压柔性调控理论,提出集电线路单相接地故障柔性电压消弧方法,可主动将故障点电压及故障残流迅速抑制到零,实现单相接地故障电弧的可靠消除。进一步提出基于零序电流动态增量的高阻故障辨识与保护方法,通过柔性调控零序补偿电流,逐渐放大故障残流,实现永久性单相接地故障的灵敏感知与保护。利用PSCAD/EMTDC搭建含双馈异步风电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)的规模化风电场模型,模拟多种运行与故障条件对所提方法进行验证,仿真结果表明,该方法能够在考虑系统不平衡电压的情况下精准调控集电线路故障点电压,实现瞬时性单相接地故障快速可靠消弧,动态感知并持续抑制永久性单相接地故障残流,实现集电线路高阻接地故障的灵敏保护。该技术有望提升风电场运行灵活性与故障防御能力,有力保障新能源电能外送的持续性、可靠性。

冲击电弧作用下C_(4)F_(7)N/CO_(2)气体灭弧性能仿真分析

C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体是目前最有潜力替代SF 6的气体之一。为了探讨C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体的灭弧能力,文中根据电弧能量平衡理论,建立电弧能量平衡方程组,获取管道内部超压随时间的变化规律。同时,基于磁流体动力学模型,使用COMSOL Multiphysics软件建立压爆气流防雷间隙灭弧结构的二维磁流体模型,在雷电流幅值为4 kA的条件下,对管道内不同比例C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体在冲击电弧作用下的熄弧特性进行仿真分析。基于上述方法,结合电弧能量平衡理论,分析模型中电导率、速度以及压强的变化规律。与理论结果对比分析得出:同一工况条件下,20%C_(4)F_(7)N/80%CO_(2)的灭弧性能较优,其次为10%C_(4)F_(7)N/90%CO_(2)与5%C_(4)F_(7)N/95%CO_(2),并且熄弧时间符合气吹灭弧的要求。

基于发电机定子接地燃弧电阻变化特征的主动降压熄弧机理与抑制方法

定子接地燃弧故障是制约大型发电机安全可靠运行的技术瓶颈。为解决定子绕组接地电弧引发的绝缘击穿与铁心损伤问题,该文提出基于发电机定子接地燃弧电阻变化特征的柔性接地主动降压熄弧方法。该文建立了定子接地燃弧电阻与弧道电压的解析关系,揭示了定子接地故障点电压降低过程中,接地燃弧电阻增大的变化规律;明确了将接地故障点电压抑制在电弧重燃电压以下时,可实现定子绕组击穿间隙回归正常绝缘状态的抑制方法。根据大型发电机定子柔性接地方式降压熄弧策略,在接地故障燃弧阶段,中性点电压源输出故障点工频与3次谐波反向电势,主动降低故障点电压,将故障点电压降低至燃弧电压以下,使定子接地电弧熄灭。利用注入信号感知定子接地燃弧状态,实时监测定子阻尼率矢量角变化趋势,判定降压消弧过程中接地燃弧故障是否消除。所提方法无需将故障点电压降低至零,可有效降低非故障相电压抬升,降低定子非故障相绕组槽内击穿风险。在PSCAD/EMTDC仿真环境模拟定子接地故障燃弧工况,对所提方法进行试验验证。试验结果表明,基于定子接地燃弧电阻变化特征的柔性接地消弧方法可主动降低定子接地故障点电压,助增故障点间隙绝缘电阻回归,抑制接地电弧重燃,降低定子非故障相绝缘击穿风险,实现定子接地燃弧故障的可靠消弧。

融合灭弧信息的有源串联接地配电网故障检测方法

为了优化有源全补偿消弧设备和挖掘灭弧状态信息包含的故障特征,该文提出基于串联分压的配电网消弧原理及融合灭弧状态信息的接地故障检测方法。提出采用单个H桥变流器与消弧线圈串联的有源降压消弧全补偿方法和灵活接入保护电容的有源消弧装置保护方案,在消弧原理与控制、设备承压与安全、功率输出与过压防护等方面表现出良好性能。提出融合有源降压消弧全补偿“伪正常”状态信息的接地故障检测方法,利用系统正常-故障-灭弧3种状态信息构造故障检测判据,在免受过渡电阻和分布参数不对称影响的基础上优化故障检测方式和提高故障检测效率,无需线路间信息的横向比较即可实现系统全域零序导纳测量、故障馈线独立判别和故障程度跟踪识别。仿真实验证实了方法的有效性,为优化配电网有源消弧和接地故障检测提供创新方案。

基于零序特征参量差异的谐振接地系统熄弧时刻判别方法

在谐振接地系统中,熄弧时刻的准确判别对于接地故障的选线、消弧效果评估以及熄弧后暂态信息提取和利用具有指导意义。该文针对谐振接地系统单相接地故障,分析了故障点工频电流熄弧前后的故障电气特征,并利用母线零序电压和消弧线圈电流,通过求取其信号的一阶导数及其平方信号的二阶导数,构造两种特征参量。研究发现该特征参量在熄弧前为常数,熄弧后发生明显变化,据此可形成相应的熄弧时刻判别的基本判据。考虑到系统实际运行中各种因素的影响,在此基础上形成熄弧时刻判别的附加判据,从而最终提出基于零序特征参量差异的谐振接地系统熄弧时刻判别方法。通过Mat Lab/Simulink仿真和现场实测,验证了该熄弧时刻判别方法的有效性和准确性。

涂镀铝+微弧氧化工艺制备复合涂层研究进展

采用涂镀铝+微弧氧化的复合工艺可在钢材、镁合金、钛合金、陶瓷甚至高分子等多种材料表面制备以氧化铝为主的复合涂层,从而提高材料的绝缘、耐磨、耐腐蚀等性能。本文概述了热浸镀、喷涂、物理气相沉积、熔盐电镀以及包埋渗等涂镀铝工艺与微弧氧化工艺相结合制备复合涂层的国内外研究进展,重点分析了各种涂镀铝+微弧氧化工艺制备复合涂层的结构特点、影响因素及工艺的优缺点,最后对涂镀铝+微弧氧化复合工艺进行展望,并提出该领域亟待解决的问题。