一种低电阻的高压真空灭弧室触头系统

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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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金属罐体对真空灭弧室内部电场分布的影响 被引量：2

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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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模块化多电平换流阀子模块用真空旁路开关设计 被引量：4

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作者 李丝丝 方春恩 +2 位作者 阴晓旭 李伟 陈军平 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期138-147,共10页

模块化多电平换流阀(MMC)子模块的可靠性直接影响到柔性直流输电系统的整体稳定性,旁路开关是决定子模块关断性能的关键设备之一。文中基于永磁机构的工作原理和理论建立一种双线圈旁路开关模型,利用仿真分析电容储能电压、电容值、线... 模块化多电平换流阀(MMC)子模块的可靠性直接影响到柔性直流输电系统的整体稳定性,旁路开关是决定子模块关断性能的关键设备之一。文中基于永磁机构的工作原理和理论建立一种双线圈旁路开关模型,利用仿真分析电容储能电压、电容值、线圈线径和匝数以及弹簧参数对开关动态特性的影响规律,并对其动态特性进行优化设计。最后根据仿真结果制作样机并进行试验验证,测试结果表明:旁路开关满足在3 ms内合闸,零弹跳的技术要求,且通过雷电冲击试验、工频耐压试验、方波电压试验3项绝缘试验。 展开更多

关键词 旁路开关 子模块 永磁机构 模块化多电平

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配用CuCr合金电极的真空介质开关电弧阳极热过程分析 被引量：1

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作者 刘晓明 王宇凡 +3 位作者 陈海 史红菲 陈军平 周嵚 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期66-77,共12页

真空介质开关电弧的主要成分源于故障电流开断过程中触头电极在极间产生的金属蒸气,且真空电弧的微观动力学行为直接影响开关的开断能力。文章通过建立真空介质电弧双温磁流体动力学模型,研究配用不同配比CuCr合金触头电极材料的真空介... 真空介质开关电弧的主要成分源于故障电流开断过程中触头电极在极间产生的金属蒸气,且真空电弧的微观动力学行为直接影响开关的开断能力。文章通过建立真空介质电弧双温磁流体动力学模型,研究配用不同配比CuCr合金触头电极材料的真空介质开关在故障电流开断下阳极热过程的变化情况,得到阳极触头表面温度和熔池范围沿径向和轴向的分布。仿真结果表明,开断故障电流的增大及电极合金材料中Cu含量的增大均会导致输入阳极的能流密度增大。在200 A电弧电流作用下,阳极表面温度未达到CuCr合金的熔点,未发生熔化;而在6 kA电弧电流作用下,阳极温度先后达到Cu和Cr的熔点,电极熔化程度随合金中Cr含量的增大而减弱。 展开更多

关键词 真空灭弧室 真空电弧 CUCR 合金触头材料 磁流体动力学模型

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真空旁路开关灭弧室绝缘仿真及不确定性分析 被引量：1

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作者 刘晓明 李国铮 +3 位作者 陈海 史红菲 李培源 陈军平 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期805-810,共6页

真空旁路开关在直流系统中作为重要的保护器件长期工作在分闸状态下。针对真空旁路开关绝缘可靠性问题,文章以3.6 kV/2500 A真空旁路开关灭弧室为研究对象,采用有限元分析手段,建立三维电场物理数学模型,分析其在标准雷电冲击耐受峰值... 真空旁路开关在直流系统中作为重要的保护器件长期工作在分闸状态下。针对真空旁路开关绝缘可靠性问题,文章以3.6 kV/2500 A真空旁路开关灭弧室为研究对象,采用有限元分析手段,建立三维电场物理数学模型,分析其在标准雷电冲击耐受峰值电压作用下的电场分布情况;并引入表面电场宏观增强因子,对电场集中区域的场域分布均匀程度进行定量分析。此外,采用混沌多项式展开法,对灭弧室触头电极中心开槽圆角半径进行不确定性分析,以确保其绝缘性能和加工制备的可靠性。 展开更多

关键词 旁路开关 绝缘性能 混沌多项式展开法 不确定性分析

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超快速隔离开关电磁斥力机构设计及试验研究 被引量：19

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作者 吴文耿 方春恩 +5 位作者 陈军平 李伟 余建华 李涛 任晓 田志强 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期156-163,共8页

直流断路器的故障切除时间主要决定于关键元件超快速隔离开关的动作时间。文中对超快速隔离开关的电磁斥力机构工作原理进行研究,得到建立电磁斥力机构的有限元模型。仿真分析线圈参数、金属盘尺寸等因素对超快速隔离开关动态特性的影响... 直流断路器的故障切除时间主要决定于关键元件超快速隔离开关的动作时间。文中对超快速隔离开关的电磁斥力机构工作原理进行研究,得到建立电磁斥力机构的有限元模型。仿真分析线圈参数、金属盘尺寸等因素对超快速隔离开关动态特性的影响,在此基础上对电磁斥力机构参数进行优化。最后对设计超快速隔离开关进行动态特性测试,测试结果表明设计的电磁斥力机构能满足超快速隔离开关2 ms运动到耐受故障切除过程中的暂态开断电压TIV的绝缘距离要求,验证了设计的有效性,为混合式高压直流断路器的实现提供了保证。 展开更多

关键词 高压直流断路器 超快速隔离开关 电磁斥力机构 参数优化

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大开距条件下杯状纵磁触头间隙磁场特性 被引量：6

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作者 杨金望 谭涛 +3 位作者 修士新 贾申利 罗海洋 田志强 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期3125-3133,共9页

“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... “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。 展开更多

关键词 纵向磁场 杯状纵磁触头 高压真空灭弧室触头 触头结构参数改进 真空电弧

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基于混沌吸引子的真空断路器永磁斥力机构机械故障识别方法 被引量：16

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作者 刘晓明 张煦松 +3 位作者 姜文涛 陈海 陈军平 宋柏阳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第20期5334-5346,共13页

针对真空断路器斥力机构故障时振动信号瞬态、非线性且难以进行故障定量评估与识别的问题,该文提出一种基于吸引子形态的混沌吸引子矩特征量和粒子群优化支持向量机的斥力机构故障评估与识别方法。以斥力机构分合闸过程中典型故障,特别... 针对真空断路器斥力机构故障时振动信号瞬态、非线性且难以进行故障定量评估与识别的问题,该文提出一种基于吸引子形态的混沌吸引子矩特征量和粒子群优化支持向量机的斥力机构故障评估与识别方法。以斥力机构分合闸过程中典型故障,特别是分闸油压缓冲器不同过调故障程度的振动信号为分析对象,首先采用混沌理论相空间重构方法和Wolf算法,得到最大Lyapunov指数,表明斥力机构振动信号具有明显的混沌特性,通过三维相图定性分析振动信号混沌吸引子演变规律;然后引入混沌吸引子矩理论,提取四种二维吸引子矩,利用最小二乘法线性回归计算第一区域曲线斜率为吸引子形态特征量,同时提取时域信号共同组成特征向量库;最后比对分析支持向量机算法与粒子群优化-支持向量机组合算法的准确率。实验结果表明,文中所用方法可精准识别斥力机构故障类型。 展开更多

关键词 真空断路器 斥力机构 油压缓冲器 吸引子形态 支持向量机

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基于多策略粒子群算法的500 kV直流断路器用快速机械开关优化设计 被引量：7

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作者 方春恩 唐小雨 +3 位作者 李伟 张宁 魏晓光 陈军平 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期79-88,共10页

快速机械开关作为混合式直流断路器系统的关键设备,其操动机构多选用电磁斥力机构,电磁斥力机构的磁场电场相互耦合,仅通过控制变量法难以从整体上对电磁斥力机构进行优化设计。为此,提出一种多策略改进粒子群算法,并将其应用到斥力机... 快速机械开关作为混合式直流断路器系统的关键设备,其操动机构多选用电磁斥力机构,电磁斥力机构的磁场电场相互耦合,仅通过控制变量法难以从整体上对电磁斥力机构进行优化设计。为此,提出一种多策略改进粒子群算法,并将其应用到斥力机构的参数优化中。首先,利用Ansoft Maxwell仿真分析了电磁斥力机构的线圈盘尺寸、金属盘尺寸和放电回路参数对快速机械开关动态性能的影响,确定了主要的优化设计参数;其次,针对基本粒子群的缺陷,结合重开端及反向学习策略进行改进并验证了改进后算法的优势性;最后,根据优化后的参数制造了样机并进行了动态性能测试。测试结果表明:优化后的开关的分断速度得到提高的同时减小了开关的总体积和成本,验证了优化设计的有效性。研制出的快速机械开关将投入张北±500 kV柔性直流输电工程使用。 展开更多

关键词 快速机械开关 电磁斥力机构 Ansoft Maxwell 粒子群算法 优化设计

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固态开关的多路输出高压隔离供能电源研究 被引量：4

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作者 方春恩 薛涛 +2 位作者 付旭辉 李伟 陈军平 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期128-136,共9页

研究了一种应用于直流断路器中固态开关的多路输出高压隔离供能电源,采用LCL-T谐振网络获得高频恒流源,以高压线缆作为电流母线并起到隔离高电压的作用,通过磁环从电流母线拾取功率并实现多路输出。首先,介绍了该电源的架构及特点,对组... 研究了一种应用于直流断路器中固态开关的多路输出高压隔离供能电源,采用LCL-T谐振网络获得高频恒流源,以高压线缆作为电流母线并起到隔离高电压的作用,通过磁环从电流母线拾取功率并实现多路输出。首先,介绍了该电源的架构及特点,对组成模块做了详细分析。其次,重点分析了全桥逆变型LCL-T谐振网络工作原理和输出特性,对电源拓扑结构的品质因数进行优化分析,并结合LCL-T谐振网络作为恒流源和电流母线的思想,给出了整机设计准则。最后,试制了具备12路输出、每路额定输出功率5 W的样机,并且实验结果表明,该供能电源具有结构简单、扩展性良好、零电压导通(ZVS)、母线电流的总谐波畸变率低、能够输出稳定的直流电压等优点,可以满足各类固态开关器件的驱动要求。 展开更多

关键词 直流断路器 LCL-T谐振网络 电流母线 品质因数 高压隔离 多输出电源

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固态开关串联的高压重频脉冲电源 被引量：2

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作者 方春恩 李泊江 +2 位作者 李丝丝 李伟 陈军平 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期133-142,共10页

随着脉冲功率技术在生物医疗、食品加工、电磁成形、等离子体研究等领域日益广泛而深入的应用,脉冲发生器的研制面临高压高频化、全固态化等新要求。为了满足这种新要求,设计了一种固态开关串联的高压重频脉冲电源。脉冲电源主要由高频... 随着脉冲功率技术在生物医疗、食品加工、电磁成形、等离子体研究等领域日益广泛而深入的应用,脉冲发生器的研制面临高压高频化、全固态化等新要求。为了满足这种新要求,设计了一种固态开关串联的高压重频脉冲电源。脉冲电源主要由高频触发电路、主电路以及LCL谐振电路组成:主电路为8级Marx电路串联,MOSFETs作为充放电控制开关;触发电路输出触发信号驱动MOSFETs工作;LCL谐振电路可实现输出电流恒定。电源结构触发同步性好,充电速度快,结构紧凑。对电路的结构设计、电路原理、参数设置进行了详细阐述,并利用Simplorer软件仿真验证高压重频脉冲电源电路的可行性。最后搭建了一台高压重频脉冲电源样机,实验样机参数为脉冲电压0~4 kV,重复频率0~8 kHz可调,脉冲宽度5~12μs可调。 展开更多

关键词 高压重频脉冲电源 LCL谐振变换器 固态开关 高压隔离 恒流充电 同步触发

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CuCr触头表面黑斑与黄斑缺陷的研究 被引量：1

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作者 王成林 崔伟 +1 位作者 陈军平 倪世龙 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 1997年第4期3-6,共4页

研究了在CuCr触头表面发现的一种缺陷——黑斑与黄斑的形成原因及其对灭弧室性能及制造过程的影响,并提出了消除黑斑及黄斑的措施。

关键词 真空开关 真空灭弧室 触头材料 黑斑缺陷

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高速走丝线切割机的二次切割加工工艺 被引量：2

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作者 刘蓉 《电加工与模具》 2001年第4期48-49,共2页

关键词 高速走丝线切割机 二次切割 加工工艺

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母线电流对真空灭弧室电极间带电粒子运动的影响

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作者 倪世龙 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 1999年第6期32-34,共3页

读了《高压电器》1991年第二期载西安交通大学贾申利等老师所著《一种用于真空灭弧室的磁屏蔽罩》一文后,颇受启发,便尝试通过计算,对灭弧室内燃弧时在两极板间运动的带电粒子受母线中电流影响的情况进行探讨.在以下的分析计算中,为计... 读了《高压电器》1991年第二期载西安交通大学贾申利等老师所著《一种用于真空灭弧室的磁屏蔽罩》一文后,颇受启发,便尝试通过计算,对灭弧室内燃弧时在两极板间运动的带电粒子受母线中电流影响的情况进行探讨.在以下的分析计算中,为计算简便假设:1)在计算灭弧室两极板之间的电场时,将两极板视为“无限大”平行平板;2)假设带电粒子受电场力作用从电极表面向极板间空间飞出时的初速υ_0=0_0. 展开更多

关键词 真空灭弧室 母线电流 电极 带电粒子运动 灭弧室

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浅论凸凹模的尖角干涉与对策

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作者 刘蓉 《电加工与模具》 2001年第6期45-48,共4页

对凸凹模的尖角干涉进行分析 ,通过对干涉范围的计算与分析 ,改变对工件的编程方法 。

关键词 尖角干涉 干涉要素 编程方法

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