高压SF6断路器灭弧室电场计算与气压特性的试验研究

论文摘要

近年来,我国电力工业飞速发展,“十一五”期间将着重发展特高压。作为开关设备中最重要的器件之一的断路器其发展面临着巨大的挑战。特高压SF6断路器作为开发的主要产品,必须要对其关键问题——开断性能进行深入细致的研究。断路器开断性能的研究涉及到电场,磁场,气流场等多方面的学科内容。提高研制特高压SF6断路器的理论水平具有很强的现实意义。本文以沈阳工业大学与河南平高电气股份有限公司合作的项目“1100kV特高压断路器开断性能及相关技术研究”为平台,针对SF6断路器的工作原理和特点,选择相对电压等级较低的252kV压气式SF6断路器为研究对象。研究断路器开断性能。明确了断路器在开断过程中电场的分布。测量出断路器在开断过程中气流场的整体变化趋势。首先,利用ANSYS计算软件对断路器灭弧室结构进行全场域的电场分布计算。根据断路器在各个典型位置的电场分布,得出各区域内电场强度最大值的位置。为断路器灭弧室的绝缘设计提供参考。其次,进行断路器开断过程的气流场压力特性试验测量。以平高电气的实际产品为试验平台,搭建整体多位置多点同时测量系统。选择灭弧室各部分共七个典型位置进行测量。并通过改变断路器罐体内部填充气体的基础压力,操动机构输出功以及修改喷口各部分尺寸对断路器在不同条件下进行测量,得到大量的试验数据。全面详细的反映了断路器开断过程中的气压特性变化并明确了不同结构参数对气压变化的影响。最后,分析整理总结试验数据,与已有计算结果进行比较。验证断路器开断气流场理论计算的准确性。实现实际测量对理论计算的指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 我国电力工业的现状及发展趋势
• 1.3 SF6断路器的发展与其开断特性在特高压领域的重要性
• 1.3.1 国内特高压SF6断路器的发展
• 1.3.2 国外特高压SF6断路器的研究进展
• 1.3.3 SF6断路器开断性能在特高压领域中的重要性
• 1.4 SF6开断性能的研究
• 1.4.1 电场模拟计算
• 1.4.2 开断过程中的气流场研究
• 1.4.3 开断性能过程的参数测量试验
• 1.5 课题来源及研究内容
• 第二章 灭弧室内电场计算
• 2.1 电场计算原理
• 2.2 电场计算方法简介
• 2.3 灭弧室静电场计算与分析
• 2.3.1 计算模型
• 2.3.2 场域剖分
• 2.3.3 电场计算结果
• 2.3.4 结果分析
• 2.3.5 不同开距下灭弧室的电场分布
• 2.4 反向电压对电场影响
• 第三章 试验测量系统搭建及分析
• 3.1 概述
• 3.2 试验样机及测量点选取
• 3.2.1 样机介绍
• 3.2.2 测量点选取
• 3.3 试验方法与测量系统
• 3.4 放大电路的设计
• 3.5 试验防干扰措施
• 3.5.1 电源抗干扰设计
• 3.5.2 信号传输滤波
• 3.5.3 屏蔽与接地设计
• 第四章 试验结果与分析
• 4.1 断路器开断的物理过程
• 4.2 基本参数下的试验结果
• 4.3 不同基压下的试验结果
• 4.3.1 压气缸内的压力变化
• 4.3.2 喷口的压力变化
• 4.4 不同操作油压下的试验结果
• 4.4.1 不同油压分闸过程的试验结果
• 4.5 喷口结构设计与试验结果
• 4.5.1 上游区设计与结果
• 4.5.2 喉部的设计与结果
• 4.5.3 下游区的设计
• 第五章 试验结果与理论计算验证
• 5.1 试验与计算结果对比、分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢