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环保型罐式多断口真空断路器气体绝缘与沿面闪络特性
1
作者 程显 郭龙雨 +2 位作者 杜帅 葛国伟 鲁文龙 《高电压技术》 北大核心 2025年第6期2620-2630,共11页
随着国家“双碳”政策的提出,采用自然气体绝缘与真空灭弧室开断的环保型罐式真空断路器是高压、超高压领域替代SF6断路器的有效手段,其绝缘气体选型方案与真空灭弧室陶瓷沿面闪络特性尚不清晰。首先进行了自然环保型绝缘气体干燥空气与... 随着国家“双碳”政策的提出,采用自然气体绝缘与真空灭弧室开断的环保型罐式真空断路器是高压、超高压领域替代SF6断路器的有效手段,其绝缘气体选型方案与真空灭弧室陶瓷沿面闪络特性尚不清晰。首先进行了自然环保型绝缘气体干燥空气与CO_(2)雷电冲击绝缘击穿试验,提出了环保型气体绝缘方案。其次,进行了环保型气体绝缘条件下真空灭弧室陶瓷外壳沿面闪络特性研究,并分析了中封环处气体-陶瓷-金属三结合点对沿面闪络特性的影响。结果表明:0.9 MPa干燥空气与0.9 MPa CO_(2)可满足罐式多断口真空断路器绝缘配置要求;真空灭弧室沿面闪络电压随着气压增加而增大并呈现略微饱和趋势,0.9 MPa干燥空气真空灭弧室沿面闪络电压达到202.98 kV,中封环的引入使沿面闪络电压下降8.47%;金属微粒长度5 mm、距离高压端5 mm时陶瓷外壳沿面闪络电压幅值降低相对最大为49.67 kV;中封环的引入使此处表面电荷密度由6.62μC/m^(2)增至21.54μC/m^(2),导致其沿面闪络电压下降。以上结果可为超高压领域发展环保型罐式真空断路器提供理论依据与试验支撑。 展开更多
关键词 环保型绝缘气体 罐式断路器 雷电冲击电压 真空灭弧室 沿面闪络
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基于正交实验的自均压真空灭弧室静电场仿真与优化
2
作者 董华军 刘世博 +2 位作者 王宁 盛虎 李金金 《广东电力》 北大核心 2025年第6期90-98,共9页
自均压结构能够显著改善真空灭弧室绝缘性能,目前自均压真空灭弧室的研究只集中在均压结构的优化分析,对均压结构与真空灭弧室整体结构的综合优化研究不足。基于一种利用环氧树脂将均压屏蔽罩与均压电容固封集成的24 kV自均压真空灭弧室... 自均压结构能够显著改善真空灭弧室绝缘性能,目前自均压真空灭弧室的研究只集中在均压结构的优化分析,对均压结构与真空灭弧室整体结构的综合优化研究不足。基于一种利用环氧树脂将均压屏蔽罩与均压电容固封集成的24 kV自均压真空灭弧室,采用COMSOL软件分析其静电场特性,并结合SPSS软件进行正交实验。选取9个设计参数进行自均压真空灭弧室静电场特性的综合优化研究:均压屏蔽罩与外侧环氧树脂连接处圆弧半径、均压屏蔽罩边缘圆弧半径、内外侧环氧树脂厚度、触头圆角、触头开距、主屏蔽罩半径、卷边角度和坡度。通过分析各参数之间的回归方程,得出不同设计参数对灭弧室不同部位的最大电场强度是否存在极显著或显著的影响。研究结果可为自均压真空灭弧室静电场特性的进一步优化设计提供理论依据。 展开更多
关键词 自均压真空灭弧室 均压 静电场 正交实验 综合优化设计
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应用于500kV故障限流器的罐式快速开关研制
3
作者 王开白 付俊波 +3 位作者 王震宇 吕玮 范凯 孙正伟 《高压电器》 北大核心 2025年第8期54-60,共7页
随着500kV主网不断扩容,局部区域出现短路容量超标问题,在线路中串入由快速开关和限流电抗器并联组成的故障限流器是解决短路容量超标的有效手段,有必要研制一种应用于500kV故障限流器的快速开关。快速开关采用罐式、多断口串联结构,依... 随着500kV主网不断扩容,局部区域出现短路容量超标问题,在线路中串入由快速开关和限流电抗器并联组成的故障限流器是解决短路容量超标的有效手段,有必要研制一种应用于500kV故障限流器的快速开关。快速开关采用罐式、多断口串联结构,依托电磁斥力机构实现断口快速分合闸;开展了斥力机构、屏蔽结构、均压、温升的仿真设计;通过单断口机械寿命、对地绝缘、端间绝缘、温升等试验,对设计进行了验证。结果表明:斥力机构方面,真空灭弧室触头分闸时间小于1ms,最大分闸速度为7.6m/s,连接杆上最大受力为120kN,脉冲电流峰值在9688A,3000次机械寿命试验通过;屏蔽结构方面,通过调节屏蔽罩边缘的3个半径,使屏蔽罩的边缘向内弯曲,有利于场强的降低,优化后的场强为16kV/mm,对地绝缘试验通过;均压方面,6个真空灭弧室并联的均压电容均选择6000pF,此时雷电下不均压系数为1.21,端间绝缘试验通过;温升方面,温度最高点在真空灭弧室触头位置,温升为52.5K,除真空灭弧室外,最高温度处于灭弧室顶部的静触头端面附近,温升为34K,温升试验值与仿真值接近。研制的罐式快速开关满足有关标准和现场运行要求。 展开更多
关键词 快速开关 真空灭弧室 斥力机构 电场 屏蔽 均压 温升
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并联电容对真空灭弧室内部电位分布的改善作用
4
作者 李元钊 丁健刚 +2 位作者 刘志远 耿英三 王建华 《电工技术学报》 北大核心 2025年第2期610-624,共15页
真空灭弧室的绝缘水平是影响其性能和可靠性的一个关键因素。现有研究发现,真空灭弧室放入接地金属外壳内,受对地杂散电容的影响,屏蔽罩电位会出现偏移现象,导致灭弧室绝缘水平下降。针对此问题,该文通过建立真空灭弧室等效电路模型,研... 真空灭弧室的绝缘水平是影响其性能和可靠性的一个关键因素。现有研究发现,真空灭弧室放入接地金属外壳内,受对地杂散电容的影响,屏蔽罩电位会出现偏移现象,导致灭弧室绝缘水平下降。针对此问题,该文通过建立真空灭弧室等效电路模型,研究了通过并联电容调整屏蔽罩电位对灭弧室内部电位分布的改善作用,并通过实验测量了真空灭弧室屏蔽罩悬浮电位,验证了并联电容方法的改善作用。研究结果表明,真空灭弧室的杂散电容约为十几pF量级,通过为灭弧室并联百pF量级的电容,可以有效地改善其内部的电位偏移现象。实验中所测量的真空灭弧室在自然状态下,其主屏蔽罩电位约为34%总电压,对该灭弧室并联500 pF电容,可将其主屏蔽罩电位调整至49%总电压。此外,针对具有多级悬浮屏蔽罩结构的真空灭弧室,提出并对比了两种电容并联方案的差异,得到只调整主屏蔽罩电位的电容并联方式是更为理想的选择。 展开更多
关键词 真空灭弧室 屏蔽罩 悬浮电位 并联电容 非接触式测量
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基于ELM与MOGWO的真空灭弧室结构优化设计
5
作者 丁璨 王周琳 +2 位作者 袁召 刘学良 白耀龙 《高压电器》 北大核心 2025年第9期8-17,共10页
灭弧室作为真空断路器的核心,其电场分布与内部结构设计紧密相关。文中首先研究均压屏蔽罩、悬浮屏蔽罩结构、屏蔽罩与触头的间距以及触头形状变化对灭弧室电场分布的影响,发现场强在悬浮屏蔽罩端部、触头端部及悬浮屏蔽罩与触头之间的... 灭弧室作为真空断路器的核心,其电场分布与内部结构设计紧密相关。文中首先研究均压屏蔽罩、悬浮屏蔽罩结构、屏蔽罩与触头的间距以及触头形状变化对灭弧室电场分布的影响,发现场强在悬浮屏蔽罩端部、触头端部及悬浮屏蔽罩与触头之间的区域出现集中现象。为进一步改善灭弧室电场分布情况,文中提出了一种基于极限学习机(ELM)与灰狼算法(MOGWO)相结合的方法对灭弧室重要结构参数进行优化设计,建立了以悬浮屏蔽罩的斜坡上方长度L_(1)、端部卷边半径R、卷边角度θ、屏蔽罩与触头表面距离L_(2)和触头端部曲率半径r为输入,电场强度最大值、动静触头两侧子区域电场均匀度分别为输出的ELM模型,通过MOGWO算法对真空灭弧室进行结构优化。优化结果表明:真空灭弧室的结构参数L_(1)为79.9 mm、R为3.5 mm、θ为220.0°、L_(2)为11.13 mm和r为3.0 mm时,灭弧室电场分布情况明显改善。 展开更多
关键词 真空灭弧室 电场分布 MOGWO 极限学习机
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考虑区间不确定性的真空灭弧室磁吹特性及耐击穿性能分析
6
作者 刘晓明 毕振江 +2 位作者 陈海 李培源 刘易雄 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第5期366-371,共6页
作为现代化铁路系统的安全卫士,电气化铁道用真空断路器具有环境友好和免维护的优势,但其长期服役过程中,不可避免受到极端环境以及运行工况的影响。为确保大电流短路故障的快速切除,文章以27.5 kV/2500 A/31.5 kA铁路专用纵磁真空断路... 作为现代化铁路系统的安全卫士,电气化铁道用真空断路器具有环境友好和免维护的优势,但其长期服役过程中,不可避免受到极端环境以及运行工况的影响。为确保大电流短路故障的快速切除,文章以27.5 kV/2500 A/31.5 kA铁路专用纵磁真空断路器为研究对象,依据相关GB/TB标准,采用真空灭弧室三维电磁场数值模拟分析与样机实验相结合的手段,考虑结构不确定性和运行工况不确定性的共同影响,定量分析电弧电流过零前磁吹特性,进而探究弹簧操动机构分闸操作电源电压分散性对零后耐击穿性能的影响机理,为电气化铁道用真空灭弧室结构设计提供理论依据。 展开更多
关键词 真空灭弧室 区间不确定性 磁吹特性 耐击穿性能
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一种低电阻的高压真空灭弧室触头系统
7
作者 贾申利 黄泽瑜 +3 位作者 黄小龙 罗海洋 田志强 陈军平 《广东电力》 北大核心 2025年第4期79-88,共10页
真空断路器在向更高电压等级的发展和应用中仍存在一系列亟待解决的问题,其中大电流真空断路器的温升问题和大开距下电弧控制问题是制约其发展的重要因素。为此,提出一种新型触头结构,分合闸状态下具有不同的电流流通路径,不仅能够保持... 真空断路器在向更高电压等级的发展和应用中仍存在一系列亟待解决的问题,其中大电流真空断路器的温升问题和大开距下电弧控制问题是制约其发展的重要因素。为此,提出一种新型触头结构,分合闸状态下具有不同的电流流通路径,不仅能够保持较小的合闸通流电阻,还能在分闸状态时产生较强的纵向磁场。仿真结果表明:采用新型挂钩支撑的触头带导电杆的直流电阻仅为10.48μΩ,而工字支撑的直流电阻为17.73μΩ。相比传统工字支撑,采用新型挂钩支撑的触头在合闸状态下最大温升从94.264 K降至27.817 K。而在短路开断过程中,采用挂钩支撑使得电流峰值时刻的纵磁强度有所提升,最大纵向磁场从146.78 mT升高至169.46 mT。新型挂钩支撑触头在热性能和磁场表现方面优于传统工字支撑触头,研究结果对于推动真空断路器向更高电压等级发展具有重要意义。 展开更多
关键词 真空灭弧室 温升 纵向磁场 回路电阻
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双断口真空断路器非同步关合直流预击穿特性
8
作者 王毅钊 陈兴贵 +3 位作者 韩寅峰 左晓婧 耿云 姚晓飞 《高压电器》 北大核心 2025年第8期61-66,共6页
由于受各断口合闸操动分散性、触头表面状况迥异、真空间隙击穿电压的分散性等影响,双断真空断路器的关合预击穿现象往往表现为各断口的非同时预击穿。现阶段仍缺乏串联真空间隙的非同步关合预击穿特性相关研究,文中目标是实验研究双断... 由于受各断口合闸操动分散性、触头表面状况迥异、真空间隙击穿电压的分散性等影响,双断真空断路器的关合预击穿现象往往表现为各断口的非同时预击穿。现阶段仍缺乏串联真空间隙的非同步关合预击穿特性相关研究,文中目标是实验研究双断口真空断路器非同步关合的预击穿开距和预击穿电压分布的特性。实验以两个串联连接的12kV商用真空灭弧室为研究对象,设置4组关合实验条件:两个断口同步关合、低压侧比高压侧快1ms关合、高压侧比低压侧快0.5ms关合、高压侧比低压侧快0.2ms关合,用以模拟双断口真空断路器的非同步关合情况。实验获得了各个断口的50%预击穿开距d50和50%预击穿电压U50威布尔分布特性。研究结果显示,在高压侧断口比低压侧断口快0.2ms关合的情况下,由于双断口真空断路器的分压效应,两个断口的预击穿开距分散性比同步关合时更小;双断口真空断路器的非同步关合操作会改变双断口真空断路器的分压比。 展开更多
关键词 双断口断路器 预击穿特性 预击穿开距 真空断路器 真空灭弧室 非同步关合
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铁心式双极纵磁触头纵向磁场测量及磁场饱和特性研究 被引量：3
9
作者 王军 刘绍勇 +3 位作者 赵启 王子寒 刘广义 殷晓刚 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期206-211,220,共7页
铁心式双极纵磁触头是高压真空灭弧室中常用的触头类型之一。为探究铁心式双极纵磁触头真空灭弧室燃弧过程中真空电弧不可控模式出现的成因,对铁心式双极纵磁触头的纵向磁场特性进行了实验与仿真研究。采用霍尔效应传感器阵列搭建了触... 铁心式双极纵磁触头是高压真空灭弧室中常用的触头类型之一。为探究铁心式双极纵磁触头真空灭弧室燃弧过程中真空电弧不可控模式出现的成因,对铁心式双极纵磁触头的纵向磁场特性进行了实验与仿真研究。采用霍尔效应传感器阵列搭建了触头磁场测量平台,对1~15 kA下铁心式双极纵磁触头的纵向磁场分布进行了测量,基于实测结果验证了铁心式双极纵磁触头磁场仿真模型的准确性,并利用该仿真模型进一步仿真分析了1~40 kA电流下的触头磁场饱和特性及40 kA电流等级下燃弧过程中触头间纵向磁场的动态变化规律。结果显示,铁心式双极纵磁触头的纵向磁场在电流大于10 kA后开始呈现出显著的饱和趋势,由于磁场饱和现象的存在,大电流燃弧过程中触头磁场随时间的变化曲线在电流峰值附近将出现数毫秒的畸变。铁心式双极纵磁触头的纵向磁场饱和现象及纵向磁场随触头开距增大的衰减共同导致了该触头大电流燃弧过程中电流峰值附近真空电弧不可控模式的出现。文中的研究加深了对铁心式双极纵磁触头控弧过程的理解,并对该触头的设计具有指导价值。 展开更多
关键词 真空灭弧室 纵磁触头 磁场测量 磁场特性 不可控电弧模式
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真空与气体一体化串联机械开关及其直流快速转移应用 被引量：1
10
作者 程显 白青林 +2 位作者 葛国伟 陈鸿源 杜帅 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1464-1473,共10页
为提升中压混合式直流断路器的自然换流性能,该文提出一种真空与气体一体化串联机械开关,分析真空与气体一体化串联用于电流转移性能的工作原理。并基于此设计了双超程联动的真空与气体一体化串联开关实验样机,研究了气体类型、气压、... 为提升中压混合式直流断路器的自然换流性能,该文提出一种真空与气体一体化串联机械开关,分析真空与气体一体化串联用于电流转移性能的工作原理。并基于此设计了双超程联动的真空与气体一体化串联开关实验样机,研究了气体类型、气压、触头结构、触头材料等参数对电弧电压特性的影响规律,确定了W70Cu桥式两触点结构,采用H2和N2体积比为2:3、气压为0.3 MPa的氢氮混合气体,弧压可由20 V提升到120 V,电流转移时间由1 900μs缩短至300μs。同时测试了静态瞬态开断电压(TIV)分布特性,真空间隙承担主要电压(55%),串联整机耐压水平为20 kV。验证了真空与气体一体化串联开关应用于中压混合式直流断路器的可行性和有效性。 展开更多
关键词 真空与气体串联 中压混合式直流断路器 弧压特性 电流转移特性 电压分布特性
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基于两间隙异步联动的一体化高压真空灭弧室电场设计 被引量：3
11
作者 葛国伟 王文博 +2 位作者 程显 陈辉 段晓辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期5555-5564,共10页
输电等级真空灭弧室是迫切需要解决的行业级难题,为克服单断口真空灭弧室绝缘瓶颈和多断口串联结构复杂等问题,该文提出了一种基于两间隙异步联动的一体化高压真空灭弧室结构,该结构采用辅间隙与主间隙串联异步联动,辅间隙协助主间隙绝... 输电等级真空灭弧室是迫切需要解决的行业级难题,为克服单断口真空灭弧室绝缘瓶颈和多断口串联结构复杂等问题,该文提出了一种基于两间隙异步联动的一体化高压真空灭弧室结构,该结构采用辅间隙与主间隙串联异步联动,辅间隙协助主间隙绝缘和灭弧,有望实现252kV及以上电压等级真空灭弧室的工程应用。建立了两间隙异步联动的一体化高压真空灭弧室电场仿真模型,分析了进出线方向、主辅间隙、屏蔽罩等对电场强度和电压分布关系的影响规律,并研究了屏蔽罩结构和环形陶瓷分压电容器等分压措施对电场提升的效果。研究表明:静端盖为出线端、动端盖为进线端时,主间隙开距为60 mm、辅助间隙开距为30 mm可以满足分压关系按照开距大小分布,最大电场强度相比于长间隙开距60 mm时降低27.3%。外部并联环形陶瓷分压电容器可以满足双向分断的要求,进线端在静端盖时外部并联环形陶瓷分压电容器灭弧室相较于未并联电容的灭弧室最大电场强度降低30%左右,初步说明了基于两间隙异步联动的一体化高压真空灭弧室结构的可行性和有效性,研究可为高电压等级真空灭弧室研制提供新思路和新方法。 展开更多
关键词 两间隙真空灭弧室 单断口真空断路器 均压措施 异步联动
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电极旋转开断方式对真空电弧形态及电极表面烧蚀的影响 被引量：1
12
作者 艾杨 付思 +1 位作者 李争博 曹云东 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1098-1107,共10页
真空开关中电弧形态是影响电极表面烧蚀情况的主要因素之一。聚集型电弧对电极表面作用的能量较为集中,扩散型电弧能量较为分散,不同电弧形态导致的电极表面烧蚀程度有所不同,而电极表面的烧蚀情况是关乎开关电器寿命的重要指标。文章... 真空开关中电弧形态是影响电极表面烧蚀情况的主要因素之一。聚集型电弧对电极表面作用的能量较为集中,扩散型电弧能量较为分散,不同电弧形态导致的电极表面烧蚀程度有所不同,而电极表面的烧蚀情况是关乎开关电器寿命的重要指标。文章基于可拆卸真空灭弧实验平台,在工频交流200 A等级下对无氧铜平板触头分别进行直拉开断实验与旋转开断实验,同时对电极烧蚀进行仿真分析,实验与仿真结果表明:在交流小电流下,旋转开断方式有利于电弧提前达到分散形态,减少了电弧向电极表面中心作用的时间,从而减少了电极烧蚀质量损失,并且随着电极旋转角度的增加,烧蚀质量损失越小。 展开更多
关键词 真空电弧 电弧形态 烧蚀 旋转开断
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72.5 kV快速真空断路器技术研究及开发 被引量：2
13
作者 刘洋 管臣 +3 位作者 姚晓飞 耿英三 王建华 刘志远 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期11-19,共9页
短路故障的快速切除对提高电网输电线路的输电能力和提高电力系统暂态稳定性至关重要。快速真空断路器是实现短路故障快速切除的理想选择。文中目标是设计一款新型单断口72.5 kV快速真空断路器并对其短路电流开断性能进行验证。采用具... 短路故障的快速切除对提高电网输电线路的输电能力和提高电力系统暂态稳定性至关重要。快速真空断路器是实现短路故障快速切除的理想选择。文中目标是设计一款新型单断口72.5 kV快速真空断路器并对其短路电流开断性能进行验证。采用具有多重悬浮屏蔽罩与轻量化技术的72.5 kV真空灭弧室用作灭弧器件,电磁斥力机构用作操动机构,一款特殊设计的油阻尼器用作速度调节器。为满足短路电流开断要求,依据阳极放电模式将分闸速度特性定量化调控为:前15 mm行程内平均分闸速度v1为5 m/s,满开距30 mm内平均分闸速度v2为1.59 m/s。经测试,开发的72.5 kV快速真空断路器的分合时间分别为(1.2±0.04)ms和(18±0.20)ms;进行了T100s(b)方式下的40 kA(rms)和80 kA(rms)的短路开断性能验证。开断结果显示,研制的72.5 kV单断口快速真空断路器满足了国标GB 1984—2014全燃弧时间窗口开断要求。 展开更多
关键词 电磁斥力机构 快速真空断路器 油阻尼器 分闸速度特性 短路电流开断
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金属罐体对真空灭弧室内部电场分布的影响 被引量：3
14
作者 李烁 修士新 +3 位作者 贾申利 罗海洋 田志强 陈军平 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期570-578,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 高压真空灭弧室 气体绝缘开关设备 电场仿真 等效电路 主屏蔽罩电位
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真空灭弧室CuCr触头抗电弧烧蚀和抗熔焊研究与改进 被引量：3
15
作者 赵启 韩金儒 +1 位作者 刘伟 张延超 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1-10,28,共11页
CuCr触头材料的抗烧蚀和抗熔焊性是影响真空灭弧室寿命的重要因素。文中以CuCr触头材料在真空电弧下的烧蚀为立足点,对烧蚀过程和机理进行叙述,并从CuCr触头的微观组织以及真空灭弧室的磁场类型论述影响CuCr触头烧蚀的相关机理。同时指... CuCr触头材料的抗烧蚀和抗熔焊性是影响真空灭弧室寿命的重要因素。文中以CuCr触头材料在真空电弧下的烧蚀为立足点,对烧蚀过程和机理进行叙述,并从CuCr触头的微观组织以及真空灭弧室的磁场类型论述影响CuCr触头烧蚀的相关机理。同时指出抗熔焊性能与触头材料的抗拉以及热导率等因素有关。最后从表面改性和合金化角度总结了提高触头抗烧蚀的研究进展,并总结改进触头抗烧蚀性能的研究方向。 展开更多
关键词 CUCR触头材料 真空灭弧室 抗电弧烧蚀性 抗熔焊性 磁场类型 表面改性 合金化
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CuCr55电极触头真空电弧燃弧与烧蚀特性 被引量：1
16
作者 薄祥来 刘思远 +4 位作者 谢洪涛 王小军 冯卫刚 李鹏 刘志远 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1-9,共9页
铜铬合金材料作为电接触领域最重要的触头材料之一,在真空灭弧室中得到了广泛的应用。采用电弧熔炼方法制备了CuCr55触头材料,对比了熔铸CuCr25、熔渗CuCr50和电弧熔炼CuCr55材料的微观结构,并着重分析了电弧熔炼CuCr55触头的真空电弧... 铜铬合金材料作为电接触领域最重要的触头材料之一,在真空灭弧室中得到了广泛的应用。采用电弧熔炼方法制备了CuCr55触头材料,对比了熔铸CuCr25、熔渗CuCr50和电弧熔炼CuCr55材料的微观结构,并着重分析了电弧熔炼CuCr55触头的真空电弧燃弧与烧蚀特性。利用高速摄影机拍摄短路电流燃弧特性,得到了产生阳极斑点的临界电流。利用电子显微镜观察烧蚀过后的触头表面微观形貌,触头表面未出现材料断裂、细微裂痕或显著隆起。研究结果表明,电弧熔炼CuCr55触头具有铬颗粒细小均匀、显微组织球化弥散分布的微观结构,以及良好的均匀烧蚀特性。 展开更多
关键词 真空灭弧室 触头材料 真空电弧 材料烧蚀
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基于多目标灰狼优化算法与RBF神经网络的真空灭弧室触头结构优化设计 被引量：7
17
作者 丁璨 王周琳 +1 位作者 袁召 李江 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期543-550,共8页
在真空灭弧室触头开断过程中,合适的磁场分布有利于提高其开断性能;在合闸过程中,动、静触头间存在的电动斥力会导致触头出现弹跳现象。针对以上问题,首先建立了带铁芯式杯状纵磁触头的三维模型,进行了磁场分布与电动力的计算;为了进一... 在真空灭弧室触头开断过程中,合适的磁场分布有利于提高其开断性能;在合闸过程中,动、静触头间存在的电动斥力会导致触头出现弹跳现象。针对以上问题,首先建立了带铁芯式杯状纵磁触头的三维模型,进行了磁场分布与电动力的计算;为了进一步提高触头的性能,然后构建了以触头片开槽长度、开槽宽度、径向偏转角度、杯座斜槽高度及单个斜槽上下旋转角度为输入,电流峰值时刻触头间隙中心平面纵向磁场强度最大值、过零时刻中心点处磁滞时间、合闸时动静触头间的电动斥力分别为输出的RBF神经网络模型;最后结合RBF神经网络模型与多目标灰狼优化算法(MOGWO)对触头结构进行了优化。结果表明:与初始结构参数相比,当触头片开槽长度为19.74mm、宽度为3.94mm、径向偏转角为19.9°、杯座斜槽高度为18.0mm、斜槽上下旋转角为119.2°时,触头具有更好的磁场分布特性,且动、静触头间的电动斥力明显减小,有利于提高触头的工作性能。 展开更多
关键词 真空灭弧室触头 电动斥力 RBF神经网络 磁场特性 多目标灰狼优化算法
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带铁心横磁-纵磁触头结构的优化设计 被引量：2
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作者 丁璨 李江 +1 位作者 袁召 王周琳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期3499-3509,共11页
触头作为真空灭弧室的核心元件,其灭弧能力会直接影响直流开断过程。该文通过有限元仿真软件建立了三种触头模型,计算了高频电流下触头产生的磁场分布。电流峰值时的触头间隙中心可产生约为21 mT的纵向磁场,横向磁感应强度约为71 mT,纵... 触头作为真空灭弧室的核心元件,其灭弧能力会直接影响直流开断过程。该文通过有限元仿真软件建立了三种触头模型,计算了高频电流下触头产生的磁场分布。电流峰值时的触头间隙中心可产生约为21 mT的纵向磁场,横向磁感应强度约为71 mT,纵向磁场分布不均匀。为了进一步提高触头间隙磁场强度以及分布均匀度,在触头模型中增加铁心及改变铁心结构来提升触头产生的磁场强度,基于BP神经网络与智能优化算法联合的方法对触头模型进行优化设计。优化结果显示:当触头的结构参数外触头非径向开槽夹角α为31.8°、外触头内外半径差值Δ为8.3 mm、内触头片半径r为15.2 mm、外触头杯斜槽高度h为16.1 mm、铁心结构开槽宽度d为1.1 mm时,触头间隙中心产生了74.99 mT的横向磁场;电流峰值时刻的触头间隙中心可产生44.02 mT的纵向磁场,不均匀度从优化前的7.44减小到4.67,均匀度得到了较大提升,提高了磁场对真空电弧的调控能力。 展开更多
关键词 真空灭弧室触头 横向磁场 纵向磁场 算法优化 BP 神经网络
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高电压等级真空断路器研究现状及展望 被引量：20
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作者 钟建英 孙广雷 +5 位作者 杨葆鑫 赵晓民 李旭旭 马朝阳 贾航 张旭升 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期451-466,共16页
针对绿色电网发展需求,总结对比了现阶段SF6完全替代技术和部分替代技术路线的特点及相关技术,指出真空开断技术是电网绿色低碳发展的有效手段。对比分析现阶段多断口真空断路器的技术特点及研究现状,认为单断口真空断路器在结构及可靠... 针对绿色电网发展需求,总结对比了现阶段SF6完全替代技术和部分替代技术路线的特点及相关技术,指出真空开断技术是电网绿色低碳发展的有效手段。对比分析现阶段多断口真空断路器的技术特点及研究现状,认为单断口真空断路器在结构及可靠性方面具有显著优势。目前商业化单断口真空灭弧室已经发展到145 kV/40 kA,综述了高电压大电流单断口真空灭弧室内外绝缘技术、电弧形态演变规律及分合闸控制、温升特性和真空灭弧室焊接质量稳定性的研究现状及未来发展趋势。结果表明:真空灭弧室内部真空间隙的均压设计及长真空间隙绝缘“饱和”问题是制约灭弧室电压等提升的关键因素;耐烧蚀触头材料的制备及磁场设计对触头表面阳极斑点的形成过程和真空断路器分合闸速度匹配至关重要;选取低回路电阻的触头结构、优化真空断路器散热结构能够有效提升真空灭弧室额定通流能力;此外,总结了真空灭弧室焊接质量和稳定性的影响因素,指出陶瓷金属化并选取合适的钎焊温度和焊料能够显著提升焊接强度;最后指出真空断路器趋向于大容量、小型化、智能化、低过电压、免维护、专用化和多功能化发展。 展开更多
关键词 SF6替代技术 真空开断技术 单断口真空灭弧室 大容量 可靠性
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环保型高压真空开关电流开断基础 被引量：2
20
作者 贾申利 乐小熙 +4 位作者 黄小龙 申赛康 苏海博 刘俊翔 王勇 《广东电力》 北大核心 2024年第9期88-101,共14页
针对“双碳”战略下绿色环保开关设备的发展需求,“真空灭弧+洁净空气”绝缘方案对于开关设备的SF_(6)替代目标而言是一种彻底的解决方案。对于真空开关向更高电压等级发展面临的关键问题进行全面分析,重点阐述真空开关在高电压大电流... 针对“双碳”战略下绿色环保开关设备的发展需求,“真空灭弧+洁净空气”绝缘方案对于开关设备的SF_(6)替代目标而言是一种彻底的解决方案。对于真空开关向更高电压等级发展面临的关键问题进行全面分析,重点阐述真空开关在高电压大电流下的开断问题。基于真空电弧的基础理论,将弧后介质恢复过程分为残余等离子体消散阶段、金属蒸气恢复阶段、金属液滴与熔融触头表面恢复阶段,并对比分析3个阶段下真空灭弧室电极间隙的恢复特性。针对环保型真空开关向更高电压等级发展的需求,总结归纳真空灭弧室在绝缘设计、电弧控制、X射线辐射、载流发热方面的关键问题,阐述洁净空气绝缘在实际应用过程中的难点和解决措施,旨在为252 kV及以上电压等级真空开关的研究与设计提供参考。最后,讨论高压真空开关的研究现状和发展趋势。 展开更多
关键词 真空开关 电流开断 真空电弧 真空灭弧室 弧后介质恢复过程 真空灭弧室绝缘
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