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真空断路器技术由于其自身独特的优点,是取代SF6断路器技术的重要选项。如何提高单断口灭弧室的电压等级,使得真空开关用于输电等级一直是世界范围内广泛关注的问题。《输电等级单断口真空断路器理论及其技术》内容共分10章,分别介绍了长触头间隙真空绝缘特性、大开距真空电弧的控制和熄灭方法、弧后介质恢复和击穿过程、机构关合过程和分断过程的控制、灭弧室设计、机构设计、纳秒脉冲老炼技术等发展输电等级真空开关所遇到的核心问题,也对进一步发展高电压等级真空断路器提出了自己的见解和预测。
《输电等级单断口真空断路器理论及其技术》可以为真空开断技术研究人员提供参考,也可以作为相关学科研究生的教学参考书籍。
前言
第1章 绪论
1.1真空断路器发展简介/002
1.2输电等级真空断路器的发展/003
1.2.1国外输电等级真空断路器的发展/004
1.2.2国内输电等级真空断路器的发展/006
1.3发展输电等级单断口真空断路器所面临的技术挑战/007
第2章 长触头间隙真空绝缘特性
2.1概述/014
2.2真空间隙击穿的基本理论/014
2.2.1场致发射击穿/015
2.2.2微粒击穿/016
2.3实验研究的基本装置/017
2.4真空灭弧室长真空间隙的工频绝缘特性/018
2.4.1实验数据/018
2.4.2工频击穿场强分析/019
2.5长真空间隙雷电冲击绝缘特性/023
2.5.1触头有效面积的影响/023
2.5.2触头表面粗糙度和直径的影响/028
2.5.3开关操作的影响/029
2.6长真空间隙击穿模型/030
2.6.1均匀场击穿模型/031
2.6.2非均匀场击穿模型/033
2.7总结分析/037
第3章 大开距真空电弧的阳极燃弧模式及控制
3.1真空电弧的阳极过程/040
3.2阳极模式图的实验观察与研究/045
3.2.1实验概述/045
3.2.2实验结果及分析/047
3.2.3实验获得的阳极模式分布图/050
3.3影响阳极斑点临界电流的主要因素/051
3.3.1触头材料的影响/051
3.3.2触头立体角的影响/052
3.3.3纵向磁场对阳极斑点形成的影响/056
3.4阳极斑点对电流过零后电极表面温度的影响/062
3.4.1实验概述/062
3.4.2电流过零后阳极表面温度/064
3.4.3阳极斑点对电流过零后阳极表面温度衰减的影响/068
3.5阳极燃弧模式的控制/071
3.5.1根据阳极燃弧模式图优化分闸特性的方法/071
3.5.2分闸相位对分闸曲线的影响/073
3.5.3纵向磁场的影响/075
3.5.4126 kV真空断路器分闸特性与开断性能的关系/077
第4章 输电等级真空灭弧室的设计
4.1真空灭弧室基本结构/082
4.2绝缘结构设计/083
4.3触头结构设计/085
4.3.1纵向磁场线圈结构/085
4.3.2纵向磁场杯状结构/087
4.3.3纵向磁场马蹄铁结构/087
4.3.4横向磁场螺旋线结构/087
4.3.5横向磁场杯状结构/088
4.4触头材料的选择/089
4.5发热分析与设计/090
4.6波纹管与套管/091
第5章 真空间隙弧后介质恢复过程理论研究
5.1概述/094
5.1.1残余等离子体/094
5.1.2金属液滴/096
5.1.3金属蒸气/097
5.1.4 触头表面状态/098
5.2真空灭弧室弧后中性金属蒸气密度的理论计算与分析/100
5.2.1阳极表面温度计算/101
5.2.2阳极表面金属蒸气蒸发计算/113
5.3真空灭弧室弧后鞘层仿真计算/116
5.3.1电势分布及粒子分布随时间的变化/117
5.3.2粒子密度对弧后鞘层的影响/119
5.3.3粒子初始热运动情况对弧后鞘层的影响/121
5.3.4瞬态恢复电压上升率对弧后鞘层的影响/123
5.3.5不同开距下的弧后鞘层的发展过程/124
5.3.6电子、离子能量分布的仿真结果/125
5.4真空灭弧室弧后介质恢复过程的实验对比/126
5.4.1小电流时的弧后介质恢复特性/127
5.4.2大电流时弧后介质恢复特性/128
5.4.3计算结果与实验结果的对比/129
5.5真空灭弧室弧后金属蒸气的击穿/129
5.6关于真空灭弧室弧后击穿的讨论/132
5.7PIC-MCC方法介绍/135
5.7.1PIC方法/136
5.7.2MCC方法/139
5.7.3PIC-MCC方法的计算流程/141
第6章 输电等级真空断路器的关合过程及其优化控制
6.1输电等级真空断路器合闸速度的优化/146
6.1.1触头间的动熔焊特性/146
6.1.2减轻输电等级真空断路器动熔焊效应的合闸速度优化理论/147
6.2输电等级真空断路器触头预击穿开距与弹跳的实验测量/149
6.2.1预击穿实验/149
6.2.2空载关合弹跳特性实验/151
6.3126 kV真空断路器合闸速度的优化/155
6.4关于合闸过程优化设计的分析/155
6.4.1预击穿距离的分散性与优化合闸速度/155
6.4.2126 kV真空断路器同步关合的合闸速度/156
6.4.3合闸速度对触头冲击力的影响/158
6.4.4关合电流对预击穿和弹跳燃弧时间的影响/159
第7章 输电等级真空断路器操动机构的设计方法
7.1真空断路器操动机构概述/164
7.2弹簧操动机构的分闸系统设计方法/166
7.2.1弹簧操动机构分闸系统/166
7.2.2油缓冲器的结构与设计方法/167
7.2.3根据特定分闸速度曲线设计缓冲器的方法/168
7.3弹簧操动机构的合闸系统设计方法/172
7.3.1弹簧操动机构合闸系统/172
7.3.2通过合闸特性曲线得到凸轮传动比的方法/174
7.3.3凸轮廓线的计算与设计/177
7.4永磁操动机构的设计方法/180
7.4.1新型分离磁路式永磁操动机构/181
7.4.2永磁操动机构特性计算与设计/185
7.4.3126kV分离磁路式永磁机构的设计/193
7.5永磁操动机构的控制/199
7.5.1双线圈变电流控制方法/199
7.5.2永磁操动机构时间分散性分析/208
第8章 真空灭弧室的纳秒连续脉冲老炼技术
8.1纳秒连续脉冲老炼/216
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要知道真空断路器的断口,首先你要明白安装在真空断路器的真空开关元件,真空灭弧室,所谓真空断路器的断口,就是指在真空断路器分闸位置时,真空灭弧室动静触头之间被拉开那段距离--俗称开距。断口耐压,也就是在...
1、额定开距真空断路器处于分闸状态时,真空开关管动、静触头之间的距离选择与真空断路器的额定电压、使用条件、开断电流的性质及触头材料、真空间隙的耐压强度等因素有关,主要取决于额定电压和触头材料。由于真空...
高压开关柜如果是成套到货的(断路器已经安装好的),则不可以计取高压断路器的安装。 如果高压开关柜跟断路器是分体到货的,也就是说断路器没有安装,则要计取断路器的安装费用。 断路器的安装根据到货的断路...
双断口真空断路器开断能力的探讨
论述了提高双断口真空断路器开断能力的原理 ,比较了双断口和单断口真空断路器的开断能力。实验结果表明 ,双断口真空断路器的开断能力较单断口高 2倍。讨论了均压电容对开断能力的影响 ,提出了对操动机构的要求 ,最后 ,介绍了多断口真空断路器的优点。
三断口真空断路器的动态均压措施
为解决三断口真空断路器串联运行的动态均压问题,从其暂态等值模型出发,通过PSCAD/EMTDC仿真分析了杂散电容、非同期开断和重击穿对三断口真空断路器暂态恢复电压分配的影响。比较了均压电容和金属氧化物避雷器(metal oxide arrester,MOA)的均压效果。仿真结果表明,2种措施均具有较好的均压效果,但MOA在均压的同时还具有限压效果。因此建议采用均压电容与MOA共同作为三断口真空断路器的动态均压措施。
输电的基本过程是创造条件使电磁能量沿着输电线路的方向传输。线路输电能力受到电磁场及电路的各种规律的支配。以大地电位作为参考点(零电位),线路导线均需处于由电源所施加的高电压下,称为输电电压。
输电线路在综合考虑技术、经济等各项因素后所确定的最大输送功率,称为该线路的输送容量。输送容量大体与输电电压的平方成正比。因此,提高输电电压是实现大容量或远距离输电的主要技术手段,也是输电技术发展水平的主要标志。
在输电过程中,输电电压的高低根据输电容量和输电距离而定,一般原则是:容量越大,距离越远,输电电压就越高。远距离输电等级有3、6、10、35、63、110、220、330、500、750等十个等级。
从发展过程看,输电电压等级大约以两倍的关系增长。当发电量增至4倍左右时,即出现一个新的更高的电压等级。通常将 220千伏及以下的输电电压称为高压输电,330~765千伏等级的输电电压称为超高压输电,1000千伏及以上的输电电压称为特高压输电。表中列出了输电电压与输送容量、输送距离的大致范围。提高输电电压,不仅可以增大输送容量,而且会使输电成本降低、金属材料消耗减少、线路走廊利用率增加。至1987年止,世界上已经使用的交流输电电压达到 765千伏。1150千伏的特高压交流输电已经有工业性试验。已建成的最大的直流输电工程,其输电电压为±750千伏,输送距离2400公里,设计输送容量为600万千瓦。2100433B
如图1为断口形貌
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