超高压断路器液压操动机构特性研究

论文摘要

高压断路器是电力输送的关键设备。高压断路器在电网中起着控制作用和安全作用。液压操动机构是高压断路器的驱动部件,断路器的开断性能很大程度上取决于操动机构的性能。对于高压断路器尤其是超高压断路器液压操动机构由于设计和加工问题经常出现各种机械故障,如何设计和优化出新型的高性能高可靠性的液压操动机构是高压断路器设计的一个重要方向之一。本文以550kv断路器液压操动机构为研究对象,以流体力学和液压传动为依托,结合多种仿真软件对液压操动机构的系统以及重要部件尤其是操动机构的缓冲结构以及管路特性进行了理论分析和仿真建模,分析了各种结构参数和环境因素对液压操动机构性能的影响,并提出了多种优化方案,建立了用户化的液压操动机构优化设计仿真软件。同时设计了液压操动机构的特性测试平台,对其进行了实验研究。有关各章内容介绍如下:第一章,在综合国内外文献的基础上介绍了液压操动机构的发展历史和现状,论述了液压操动机构的国内外研究动态。第二章,建立了液压操动机构的数学模型和仿真模型,并对仿真模型进行了用户化设计。分析和研究了液压操动机构的分合闸特性同结构和环境参数的关系。第三章,提出了以离散方式将缓冲过程按结构特点分成多种节流方式的叠加,并以微分方程和流场有限元相结合的方式建立了液压缸台阶型缓冲结构的仿真模型,分析和研究了缓冲结构的动态压力和流量特性。第四章,针对液压操动机构管路对液压操动机构的性能影响做出了详细的分析。研究了管路沿程压力损失以及管路的波传递效应对操动机构的影响。第五章,介绍了液压操动机构分合闸特性测试平台的设计、搭建和实验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 断路器简介
• 1.2 液压操动机构简介及发展及现状
• 1.2.1 液压操动机构发展
• 1.2.2 液压操动机构产品及研究现状
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 课题研究目标
• 1.5 研究内容和方法
• 1.5.1 理论研究
• 1.5.2 试验研究
• 第二章、液压操动机构系统的理论分析及仿真研究
• 2.1 液压操动机构的理论分析建模
• 2.1.1 多级液压控制阀的分析与建模
• 2.1.2 蓄能器-管路-控制阀-液压缸系统的分析与建模
• 2.2 液压操动机构的仿真建模
• 2.2.1 仿真软件简介
• 2.2.2 电磁铁仿真模型的建立
• 2.2.3 控制阀仿真模型的建立
• 2.2.4 液压缸、负载、蓄能器及外环境的仿真模型的建立
• 2.2.5 变比传动机构仿真模型的建立
• 2.3 液压操动机构仿真软件的用户化设计
• 2.4 仿真及实验结果的对比和分析
• 2.4.1 液压操动机构仿真和实验结果的对比
• 2.4.2 结构和环境参数对操动机构性能影响分析
• 2.5 本章小结
• 第三章、操动机构液压缸台阶型缓冲的仿真及其优化
• 3.1 液压缸缓冲的理论分析和仿真建模
• 3.2 液压缸缓冲的仿真结果对比及其优化
• 3.3 本章小结
• 第四章、液压操动机构管道因素的研究
• 4.1 管道损失对操动机构性能的影响分析
• 4.2 操动机构管道波传递效应分析
• 4.3 本章小结
• 第五章、液压操动机构特性测试平台的设计及试验分析
• 5.1 液压操动机构特性测试平台的原理设计
• 5.2 液压操动机构特性测试平台的硬件设计
• 第六章、总结及展望
• 第七章、参考文献
• 致谢