隨著高壓直流輸電系統(tǒng)的快速發(fā)展和新能源與信息科學(xué)技術(shù)的普遍應(yīng)用,高壓直流輸電系統(tǒng)的工程應(yīng)用日益成熟。研發(fā)高電壓電流等級(jí)真空斷路器的重要方法之一是改進(jìn)真空電弧控制技術(shù)及合理、有效地優(yōu)化滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)。滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化對(duì)真空斷路器提高電流開(kāi)斷能力有密切的相關(guān)性。但現(xiàn)有的交流滅弧單元不適用于直流開(kāi)斷,將當(dāng)前為交流開(kāi)斷工況所設(shè)計(jì)的滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)直接應(yīng)用于直流開(kāi)斷工況,可能會(huì)影響開(kāi)斷可靠性,達(dá)不到開(kāi)斷要求。本文主要針對(duì)基于人工過(guò)零開(kāi)斷的杯狀縱磁真空滅弧室觸頭的設(shè)計(jì)優(yōu)化規(guī)律進(jìn)行研究。論文分析了真空電弧在縱向磁場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,搭建了真空滅弧室的物理模型,并基于成熟的傳統(tǒng)交流滅弧單元確立了基于人工過(guò)零的杯狀縱磁真空滅弧室觸頭的基準(zhǔn)參數(shù)及優(yōu)化范圍,結(jié)合后續(xù)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展確定了仿真環(huán)境工況。對(duì)采用人工過(guò)零開(kāi)斷方式的真空滅弧室觸頭弧隙縱向磁場(chǎng)分布強(qiáng)度在燃弧階段和弧后階段進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算分析,得到了部分參數(shù)對(duì)弧隙縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度分布的作用規(guī)律,同時(shí)計(jì)算得到在三電極“引弧”方式下,各關(guān)注參數(shù)對(duì)電弧弧柱初始擴(kuò)散速度的影響。對(duì)制造加工的觸頭進(jìn)行開(kāi)斷觸發(fā)實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。歸納并提出了杯狀縱磁型真空滅弧室觸頭設(shè)計(jì)的優(yōu)化規(guī)律,為工程實(shí)踐提供了重要依據(jù)。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM561.5
【部分圖文】：

4圖 1-1 真空滅弧室的主要結(jié)構(gòu)于真空滅弧室，電弧的產(chǎn)生和熄滅都在觸頭之斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)、分布均與觸頭結(jié)構(gòu)有關(guān)[11]。真空電能力，而滅弧室觸頭作為電弧形態(tài)變化的重要影斷路器設(shè)計(jì)的核心部分。向磁場(chǎng)控制技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的電弧控制結(jié)構(gòu)產(chǎn)生縱向磁場(chǎng)來(lái)控制電弧。研究者針對(duì)縱向以改善觸頭間隙的縱磁強(qiáng)度和分布，提高了電弧空電弧的作用機(jī)理主要體現(xiàn)在電弧弧柱和陰極向磁場(chǎng)是通過(guò)洛倫茲力使電子圍繞縱磁力線方向

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文中電流密度分布在內(nèi)的磁場(chǎng)特性的影響，得到了縱向磁場(chǎng)幅值、分布、滯后果[24-27]。除杯狀縱磁觸頭外，研究者還對(duì)不同匝數(shù)的線圈型縱磁觸頭進(jìn)行了磁場(chǎng)特性析[28-38]。與杯狀縱磁觸頭結(jié)構(gòu)相比，線圈型觸頭產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)具有更強(qiáng)的度，對(duì)真空電弧具有更強(qiáng)的控制作用，但弧后階段的剩余縱向磁場(chǎng)同樣較大弧后介質(zhì)的恢復(fù)。線圈型縱向磁場(chǎng)觸頭加工成本相比杯狀結(jié)構(gòu)更高，回路電杯狀觸頭在滅弧室對(duì)電弧的開(kāi)斷過(guò)程中所產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度適中且分布更同時(shí)更易于加工、適合批量生產(chǎn)。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文中電流密度分布在內(nèi)的磁場(chǎng)特性的影響，得到了縱向磁場(chǎng)幅值、分布、滯后果[24-27]。除杯狀縱磁觸頭外，研究者還對(duì)不同匝數(shù)的線圈型縱磁觸頭進(jìn)行了磁場(chǎng)特性析[28-38]。與杯狀縱磁觸頭結(jié)構(gòu)相比，線圈型觸頭產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)具有更強(qiáng)的度，對(duì)真空電弧具有更強(qiáng)的控制作用，但弧后階段的剩余縱向磁場(chǎng)同樣較大弧后介質(zhì)的恢復(fù)。線圈型縱向磁場(chǎng)觸頭加工成本相比杯狀結(jié)構(gòu)更高，回路電杯狀觸頭在滅弧室對(duì)電弧的開(kāi)斷過(guò)程中所產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度適中且分布更同時(shí)更易于加工、適合批量生產(chǎn)。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2880759