Isolasieprestasie-analise van 10kV buitehuis-vegterbreke

Inleiding

Die vakuumonderbreker is die mees kritieke komponent in 'n vakuumkreuk. Dit het vele voordele soos groot verbrakvermoë, gereelde bedryf, uitstekende boogblusprestasie, geen besoedeling, en 'n kompakte grootte. Aangesien vakuumkreuke na hoër spanningsvlakke evolueer, word dieper navorsing oor die interne en eksterne isolasieprestasie van buite vakuumonderbrekers meer noodsaaklik.

Die elektriese veldverspreiding binne die onderbreker beïnvloed die isolasieprestasie van die vakuumkreuk betekenisvol. 'n Ongelykmatige elektriese veldverspreiding kan lei tot die breek van die kontakgat, wat uiteindelik tot die mislukking van die kreuk om te oop lei. Die installasie van 'n graadskild binne die vakuumonderbreker kan die interne elektriese veldverspreiding gelykmatiger maak, die struktuur van die vakuumonderbreker meer redelik en kompak maak.

Die byvoeging van die skild veroorsaak egter ook veranderinge in die elektriese veldverspreiding binne die onderbreker. Om die isolasieprestasie van die onderbreker akkuraat te verifieer en die invloed van die skild op die elektriese veldverspreiding te analiseer, is numeriese analise van die elektriese veld van die buite vakuumkreuk 'n sleutelstap in die validasie van die betroubaarheid van die produk.

Daarom ontleed en ontwerp hierdie artikel die isolasiestrukture van 'n nuwe tipe 10kV buitehoogspanning AC vakuumkreuk wat deur inheemse skakelproduksieondernemings onafhanklik ontwikkel en vervaardig is.

Wanneer 'n elektrostatische veldanalise van die vakuumkreuk gedoen word, word 'n spanning toegepas op die grense van die model, en tetraëdriese roosterelemente word volgens die struktuur van die model gebruik. Die roosterword deur intelligente roosterding gedoen. Aangesien die vakuumkreuk 'n assisimmetriese struktuur het, word die vakuumonderbreker langs die X-as van die driedimensionele koördinaatsisteem gesny. Die voordeel van die gebruik van intelligente roosterding lê daarin dat in areas waar die kromming van die grafiek betekenisvol verander, die roosterding baie dig is, terwyl in areas met 'n meer regelmatige struktuur, die roosterdigtheid relatief laag is.

Gebaseer op die twee werksposisies van die kreukkontakte, naamlik die verbraak- en sluitposisies, asook die verskillende oopafstande van die kontakte tydens die verbraakproses, word 'n elektriese veldanalise onderskeidelik op die vakuumonderbreker gedoen. Die kenmerke van die elektriese veldverspreiding en die punte van veldsterktekonsertratie word bepaal. Die punte van veldsterktekonsertratie is die kruispunte van die analise in hierdie artikel. Die elektriese veldresultate wat onder verskillende toestande verkry is, word vergelyk.

Figuur 1 Interne Vergragde Struktuurdiagram van die Vakuumonderbreker

Figuur 1 - Stasionêre Einddekplaat; 2 - Hoofskild; 3 - Kontak; 4 - Bellow; 5 - Bewegende Einddekplaat; 6 - Stasionêre Geleiend Rod; 7 - Isolerende Behuising; 8 - Bewegende Geleiend Rod

Berekeningsresultate en Analise

Hierdie artikel ondersoek die isolasieprestasie tussen die isolasieverbraakpunte onder die gerate donderimpulsdragvermoë. 'n Hoogspanning van 125 kV word toegepas op die stasionêre kontak van die kreuk, en 'n nulpotensiaal van 0 word toegepas op die bewegende kontak. Die potensiaalverspreidings van die hele kreuk word verkry wanneer die kontakopenafstande onderskeidelik 50%, 80% en 100% is. Die eenheid van potensiaal is V, en die eenheid van elektriese veldsterkte is V/m.

Omdat daar 'n skild in die vakuumonderbreker is, word die elektriese veldvervorming onderdruk, wat 'n baie eenvormige en simmetriese spanningverspreiding in die area naby die kontakte veroorsaak. Die drijvende potensiaal op die skild is ongeveer 60 kV.

• Potensiaalverspreiding van die vakuumonderbreker by 50% kontakopenafstand

• Potensiaalverspreiding van die vakuumonderbreker by 80% kontakopenafstand

•  Potensiaalverspreiding van die vakuumonderbreker by 100% kontakopenafstand

In Figuur 2, is die figure (a) - (c) die kontourkaarte van die elektriese veldsterkteverspreiding in die vakuumonderbreker onder die bogenoemde drie verskillende kontakopenafstande onderskeidelik.

Vir die vakuumkreuk by 50% kontakopenafstand, verskyn die maksimum elektriese veldsterkte aan die einde van die skild, met 'n waarde van 25,4 kV/mm. Op hierdie tydstip is die elektriese veldsterkte tussen die kontakte betekenisvol hoër as by die voorgaande twee openafstande. Die graadskild maak die spanning naby die kontakte 'n gradiëntverspreiding wys, en die elektriese veldsterkte is eenvormig verdeel, met 'n relatief groot elektriese veldsterkte tussen die kontakte.

Wanneer die kontakopenafstande van die vakuumkreuk 80% en 100% is, is die maksimum elektriese veldsterktes onderskeidelik 21,2 kV/mm en 18,1 kV/mm. Die spanning naby die kontakte wys 'n gradiëntverspreiding, en die elektriese veldsterkte is eenvormig verdeel.

• Elektriese veldkontourkaart van die vakuumonderbreker by 50% kontakopenafstand

• Elektriese veldkontourkaart van die vakuumonderbreker by 80% kontakopenafstand

• Elektriese veldkontourkaart van die vakuumonderbreker by 100% kontakopenafstand

Uit die figure kan dit gesien word dat wanneer die eksterne isolerende medium konstant en eenvormig is, die areas met relatief groot elektriese veldsterkteverspreiding in die vakuumonderbreker hoofsaaklik gekonsentreer is op die eindvlakke van die bewegende en stasionêre kontakte en die bo- en ondereinde van die skild. Hierdie isolasiekwetsbare areas is geneig om isolasiebreek te ervaar. Daarom kan in die werklike ontwerp van die produk, die elektriese veldverspreiding by die punte van gekoncentreerde veldsterkte deur optimisasieontwerpmetodes soos die verhooging van die kromming van die eindvlakke van die bewegende en stasionêre kontakte en die blunting van die spitsuite aan beide ende van die skild verbeter word.

Die elektriese veldsterkte op die buiteoppervlak van die vakuumonderbreker is relatief klein. Uit die figuur kan dit gesien word dat in die areas naby die twee ende van die keramiese behuising van die vakuumonderbreker en naby die einddekplaatte van die onderbreker, die elektriese veldsterkte waardes groter is as by ander posisies langs die oppervlak.

Wanneer die kontakte van die vakuumkreuk gesluit is, word 'n hoogspanning van 125 kV toegepas op die sentrale geleier, en die potensiaal by die oneindig-vergrens word ingestel op 0. Na die belasting wys die berekening dat die elektriese veldsterkte baie klein is sowel binne as buite die kreuk, met die maksimum elektriese veldsterkte 0,8 kV/mm. Die elektriese veldsterkte is eenvormig verdeel, en die spanning rondom die kontakte wys 'n gradiëntverspreidings trend gecentreer op die kontakte.

• (a) Elektriese veldkontourkaart van die vakuumonderbreker by 50% kontakopenafstand

• (b) Elektriese veldkontourkaart van die vakuumonderbreker by 80% kontakopenafstand

• (c) Elektriese veldkontourkaart van die vakuumonderbreker by 100% kontakopenafstand

Gevolgtrekking

Deur die analise en navorsing van die elektriese veld van die 10kV buitehoogspanning AC vakuumkreuk, is die variasies in die elektriese veldsterkte en potensiaal van die kreuk onder verskillende grenstoestande verkry. Uit die bogenoemde resultate is dit duidelik dat deur ANSYS te gebruik om die prototipe van die objek akkuraat te simuleer en die eindig-elementmetode toe te pas vir numeriese berekeninge van die elektriese veld en potensiaal, presiese berekeninge van die variasies in die elektriese veld en potensiaal binne die vakuumonderbreker bereik kan word.