高压真空灭弧室的电场设计的新方法

高压真空灭弧室设计的关键是电场的设计。提出一种高压真空灭弧室电场设计的新方法。根据击穿弱点理论,确定有均压屏蔽罩的高压真空灭弧室结构,然后应用有限元法和最优化理论,推导出真空灭弧室的电场数学模型进行优化。通过求解灭弧室内部的静电场定解问题,优化其内部几何参数,使灭弧室内部电场较均匀,电场强度的峰值出现在“第二辅助间隙”中。优化的参数结构提高了灭弧室的耐压能力。

论高压真空灭弧室和真空断路器的产品开发

介绍了真空断路器的简史,真空断路器与SF6断路器的对比,以及我国开发126kV高压真空断路器的途径。

一种新型高压真空灭弧室触头及其特性(英文)

高压真空开关的核心部件之一是真空灭弧室,由于其触头开距较大,因此多采用纵向磁场触头,希望触头间隙有较强且较均匀的纵向磁场,这样可降低电弧电流密度,降低电弧能量,从而提高开断性能。该文提出了一种适合应用于高电压等级真空灭弧室的新型纵向磁场触头结构,该触头结构结构简单,便于加工,而且结构强度更好。利用有限元方法对这种新型的真空灭弧室磁向磁场触头间隙的磁场分布特性进行了计算与分析,结果表明其磁场特性优于现有传统纵磁触头结构。利用这种新型触头结构制做了真空灭弧室样机,在单频LC振荡回路上进行了性能测试,结果表明在触头开距为40和60mm时其同样具有良好的开断短路电流的性能。

126kV高压真空灭弧室触头材料的研究

系统地总结了CuCr触头材料的特性及功能机理，在此基础上分析了基于CuCr触头材料的适用于126kV电压等级的新型触头材料的特性和功能机理。

纵向磁场高压真空灭弧室

能开断高压回路电流的纵向磁场高压真空灭弧室有一个外壳和两个触头，其外壳能维持管内处于真空状态，而触头则安装于此外壳内。触头能在两位置间作相对运动，第一个位置是两触头互相接触的位置，第二个位置是触头相互分离的一适当开距的位置，在此位置，足以开断流过触头的电流。开关触头中的一个或两个触头包含有一些螺旋缠绕的导电条、一个导电杆部件和一个导电触头部件。导电杆部件能把电耦合的列螺旋缠绕导电条的一端。

金属罐体对真空灭弧室内部电场分布的影响

利用真空开断技术以及环保气体绝缘技术开发罐式真空断路器是高压真空断路器的一个重要发展方向。为此,建立了126 kV单断口真空灭弧室以及罐式断路器的电场仿真模型,分别从触头表面电场分布、触头间隙有效击穿面积以及内部电场分布对称性三个方面,探究了布置在金属罐中的真空灭弧室内部电场的变化。结果表明,金属罐体引起真空灭弧室内部动、静两侧的电场分布不对称,出现高电位侧电场强度增大,而低电位侧电场强度减小的情况。针对这一情况,建立等效电路模型,从电路层面分析。结果表明,对地杂散电容增大引起了主屏蔽罩的电位降低。进一步地,通过将主屏蔽罩电位设置为一系列的固定值,研究了主屏蔽罩电位对于真空灭弧室内部电场分布的影响。当控制主屏蔽罩电位相同时,布置在金属罐中的真空灭弧室与单个真空灭弧室相比,两者内部电场分布基本一致,这为罐式断路器中的真空灭弧室内部电场的优化提供了参考。

高压真空灭弧室的电场设计

真空灭弧室广泛用于额定电压在36kV以下的中压领域。但由于必须克服诸如电场设计等方面的一些技术问题，它很少应用于高压领域。屏蔽罩、场梯电极和主触头等各种电极装置必须予以考虑。通常，真空中的这些电极结构的耐受电压可以用电场分布出来。局部电场增强和电极面积会使耐受电压有一定程度的下降，因此必须考虑局部场强增加取决于电极材料、表面处理和老炼。有效面积与电极表面局部电场强度的平均值有关。因此，还需要实验数据来获得辅助的信息，必须出屏蔽罩和CuCr或Cu触头的雷电冲击电压。本文对被试电电极结构的电场增强因子和面积效应进行了估算，最后对高压真空灭弧室的设计结果进行了讨论。

基于JPCG算法的真空灭弧室三维电场有限元计算

建立了高压真空灭弧室三维电场有限元计算的模型及物理方程,分析了适用于大型稀疏矩阵求解的雅可比共轭梯度算法 JPCG,给出 JPCG 算法的迭代流程。采用有限元法对高压真空灭弧室的三维电场分布进行了计算,同时应用 JPCG 算法来求解所得到的大型有限元方程组。最后采用不同的算法对真空灭弧室的自电容进行了对比计算,计算结果表明,采用 JPCG 算法可以明显减少有限元方程组求解的迭代次数,加快收敛速度,特别适合应用于三维电磁场有限元分析形成的大型稀疏方程组的求解,是用来计算大型有限元方程组的一种非常有效的方法。同时,真空灭弧室的自电容计算可以给真空灭弧室的优化设计提供参考。

252kV真空灭弧室纵磁触头磁场分析及优化

真空灭弧室的触头对真空断路器短路电流开断能力和额定电流导通能力有重要的影响。该文采用三维有限元方法对用于252kV真空灭弧室的单匝线圈纵磁触头的磁场特性进行了单因素分析和正交回归分析,包括电流峰值时纵向磁感应强度、电流过零时纵向磁感应强度和导体电阻值,得到了磁场特性和触头设计参数之间的回归方程,并且找出了影响磁场特性的显著因素。理想的纵向磁场特性应当是电流峰值时纵向磁感应强度强,电流过零时纵向磁感应强度弱,以及导体电阻值小。将基于实验设计的优化、有限元分析和统计分析结合在一起,可以达到这种理想的纵向磁场特性。采用这种方法,得到了一种252kV纵向磁场触头的优化设计参数。

基于改进人工搜索群算法的真空灭弧室优化设计

引入混沌理论和方法,提出了改进的人工搜索群算法,并利用经典测试函数对其性能进行了测试和比较。以高压真空灭弧室为研究对象,以其内部电场分布均匀为设计目标,分别建立了参数化有限元分析模型和优化设计数学模型,利用混沌人工搜索群算法完成了优化设计,并对优化设计前后结果进行了分析。性能测试和优化设计结果表明,混沌人工搜索群算法具有较强的搜索能力,可有效解决电磁领域的优化设计问题。

大开距条件下杯状纵磁触头间隙磁场特性

“碳达峰、碳中和”目标的提出使得高压真空灭弧室的研制与发展受到广泛的关注与重视。为此,通过增大杯壁开槽旋转角的方式探究了6槽杯状纵磁触头在高压真空灭弧室中应用的可能性。研究结果表明:增大开槽旋转角是大开距下增强6槽杯状纵磁触头间隙纵向磁场的有效手段;适当地增大触头杯高和杯壁厚度不仅会使得触头电阻明显下降,也使得开槽旋转角进一步增大,从而使得纵向磁场得以继续增强;支撑件的添加可以使具有较大开槽旋转角的触头结构强度明显增加,而间隙纵向磁场的下降并不明显。论文研究结果可以为杯状纵磁触头在高压真空灭弧室中的实际应用提供借鉴与参考。

行业动态

温州宏丰电工合金有限公司;天水长城电工器材厂;高压真空灭弧室纵向磁场触头获得国家实用新型专利;武钢大型厂重轨攻关喜获成功;“新型稀土铁基纳米晶永磁材料的磁性研究”成果获北京科学进步一等奖;欧盟又将出EuP环保指令;……

快速发展的高新产业

近年来,我省高新技术产业发展加快,在带动全省经济增长和提高企业综合竞争能力方面发挥了重要作用.

A gravity heat pipe for high voltage vacuum interrupter

To enhance nominal current of high voltage vacuum circuit breakers (VCBs), a gravity heat pipe was proposed to replace stationary conducting rod of a high voltage vacuum interrupter. The heat pipe is composed of two coaxis tubes: the external tube is made of oxygen-free copper and the inner tube is made of stainless steel. The bottom end of the inner stainless steel tube is connected to the external copper tube by holes. Transient and static thermal performance of the heat pipe was measured, and the thermal resistance of it was compared with that of a solid copper rod with the same dimensions. Experimental results showed that thermal resistance of the heat pipe was about 1/3 of that of the copper rod, and it decreased slightly with the rising of the input heat flux. 3D thermal simulation on a 126 kV/2000 A single break VCB was done to compare the thermal performance between the proposed gravity heat pipe and the copper rod serving as the stationary conducting rod of the vacuum interrupter. Simulation results revealed that in the heat pipe case, the maximum temperature between contacts was 67 °C lower than that in the copper rod case.