环保型罐式多断口真空断路器电场分析与优化

环保替代SF_6断路器是高压开关领域亟待解决的问题。文中提出一种基于多断口真空开关灭弧、环保气体绝缘的全环保型罐式多断口真空断路器思路与整体方案。采用COMSOLMultiphysics软件建立126kV环保型罐式多断口真空断路器电场模型,仿真得到罐体内部多断口真空开关连接结构、灭弧室等关键部件电场分布。依据该电场分布对罐体内部绝缘薄弱部分进行优化设计,确定罐式断路器结构参数,将罐体内最大电场强度由30.5 MV/m降低为18.5 MV/m。通过分析环保型CF_3I气体的绝缘特性,联合电场分析与电场优化结果对环保绝缘气体初步选型,初步得到了126 kV全环保型罐式多断口真空断路器的设计,为后续126 kV罐式多断口真空断路器样机研制及更高等级罐式多断口断路器样机研制提供了理论依据。     

不同灭弧室串联的双断口真空断路器分压特性研究

文中针对不同灭弧室串联构成的双断口真空断路器电压分布特性展开研究,旨在实现双断口真空断路器的自均压和最大开断能力。基于Ansoft仿真软件,建立了不同结构的12 kV真空灭弧室串联构成的双断口真空断路器电场分析模型,分析了每种组合的电压分布情况并计算了等效电容参数,通过双断口真空断路器等值电路分析了不同灭弧室串联组合的自均压效果。然后搭建了高频分压试验平台,进行了不同灭弧室构成的双断口真空断路器分压试验试验,得到了不同组合方式下的电压分布特性。结果表明:在无均压电容的条件下,通过不同灭弧室的合理组合可改善电压分布情况,获得较好的自均压效果,以提高双断口真空断路器的开断能力。文中的研究工作为减小均压电容和提高双断口真空断路器的开断能力奠定了基础。     

363kV多断口快速真空断路器电场仿真分析

针对真空开关在363 kV电压等级电网中的应用问题,提出了一种新型具有串并联结构的多断口快速真空断路器。根据单台断路器的实际设计尺寸建立了多重介质三维电场计算模型,采用有限元计算得到了整机的电场分布。对整机的均压环、绝缘子、灭弧室和均压电容的绝缘强度进行了分析。计算结果表明:在额定电压下,均压环表面电场最大值为1.23 kV/mm,绝缘子表面电场最大值为0.48 kV/mm,灭弧室内外、均压电容以及其他部件的表面电场均小于0.4 kV/mm。整机电场均处于控制范围内,计算结果可以为样机的优化和生产提供参考。     

具有串并联结构的模块化多断口真空断路器静动态电压分布特性

为向基于光控模块的多断口真空断路器的静态、动态绝缘特性设计提供参考,建立三维有限元分析模型,计算126 kV U型布置的三断口真空断路器的静态电位分布和真空灭弧室内部的电场分布。利用110 kV振荡型合成试验回路,进行低电压、小电流三断口串联断路器样机的开断试验,测量三断口的瞬态恢复电压分布。计算和试验结果表明:三断口真空断路器的静态和动态电压分布不均匀,高压端断口的静态分压超过65%,串联样机进行试验时底部可以不安装支架;高压端断口的动态分压(瞬态恢复电压峰值)超过60%,1 000 pF均压电容可以满足低电压、小电流开断均压要求,高电压、大电流开断情况需进一步验证。     

双断口结构对特高压SF_6断路器电场分布的影响分析

特高压断路器中常采用双断口或多断口串联,但串联结构在开断过程中会产生各断口间电位分布不均的情况,导致断口电场分布发生改变。为此,基于能量扰动法求得1 100 kV双断口SF6断路器灭弧断口等效电容及断口对地等效电容,确定并联电容值,进而得到双断口分压比。再采用有限元法仿真计算了断口的非对称3维电场,定量描述、对比分析了550 kV单断口灭弧系统与1 100 kV双断口灭弧系统触头沿面电场强度,得出了不同灭弧单元的电场变化规律,以及双断口结构对电场强度分布的影响。结果表明,采用双断口串联结构时,灭弧系统的断口间电压分配不均匀,且分压比随着开断距离的增大而减小;进而导致断口间电场强度以及开断故障电路时电弧重燃风险增大。因此有必要对双断口灭弧系统断口结构进行优化设计。     

四断口小组滤波器断路器均压措施研究

文中以瓷柱式四断口滤波器断路器电压分布特性展开研究,建立了四断口断路器动态模型和暂态恢复电压仿真电路模型。基于Ansys仿真软件,计算了断口等效电容参数和杂散电容,通过四断口断路器等值电路分析了不同均压措施(电容、电阻、阻容串联、阻容并联)下各断口分压情况。根据静态分压计算结果选择合适的均压电容值和均压电阻值。在动态均压下,由于弧后电阻影响各断口等效参数,通过仿真得出阻容并联对多断口断路器电压分布特性的总体影响规律,提炼出并联阻容优化配置方案。在48 kV四断口断路器下进行不同均压措施下的断口电压分布试验,验证了阻容并联均压措施对动态均压的有效性。     

126kV双断口快速真空断路器仿真研究

快速真空断路器因其动作速度快、可靠性高、动作分散性小等特点,目前多应用于中低压配用电系统。以一种限制变压器励磁涌流的126 kV双断口罐式结构的快速真空断路器为例,采用有限元仿真研究了其电场、磁场、温度场分布。仿真结果表明,采用罐式双断口结构的快速真空断路器的绝缘性能、磁场分布及通流性能均满足设计要求。     

252kV快速断路器均压系统优化研究

在高电压等级设备的结构设计中,电场分布是不可忽视的影响因素,因此需在快速断路器的研发阶段对其电场分布进行分析校核。本文以252kV快速断路器为研究对象,建立三维简化模型进行电场仿真计算,分析均压装置的结构、尺寸及安装距等对电场分布的影响。通过对比研究实现对均压装置结构、安装位置及尺寸的优化配置,最终确定选用管母型均压装置,管径为40mm,安装距为20mm,此方案可将设备最大电场强度控制在2.3kV/mm以下。本文研究结果可为产品的优化提供参考。     

多断口真空断路器均压电容研究综述

由于杂散电容的影响,多断口真空断路器的电压分布是不均匀的,但是目前尚无针对多断口真空断路器的均压电容选择方法.笔者对多断口真空断路器均压电容的研究现状进行了综述,总结了均压电容对提高多断口真空断路器开断能力的积极作用和可能带来的负面效应,并对积极作用以及负面效应的产生机理进行了分析.指出了现有研究的局限性,并进行了初步...     

双断口真空断路器开断速度对电压分布的影响

多断口真空间隙串联可以充分发挥真空短间隙绝缘恢复速度快、低碳环保等优点,但存在断口电压分布不均的问题,在断口两端并联过大的均压电容会增加弧后电流,限制双断口真空开关的开断能力。该文旨在寻找一种自均压方式,减少均压电容的使用。研究了双断口串联真空间隙两组触头在相同的真空环境下,燃弧期间开断速度对电压分布的影响机理。设计了双断口可拆式真空灭弧室,采用Maxwell电磁仿真软件,对静态情况下的电压分布进行了仿真。搭建了单腔体双断口真空断路器合成回路实验平台,对双断口相同速度和不同速度开断过程的断口电压分布进行了实验研究。实验结果表明,改变开断速度能改善高双断口真空断路器电压分布均匀性,为提高双断口真空断路器开断能力提供了借鉴。