10kV qərbüncü vakuum döyüşmələrinin izolyasiya performansı təhlili

Giriş

Vakum kesici en mühim komponentdir vakum dövüşçüsünde. Bu, geniş kırılma kapasitesi, sık tekrarlı işlevsellik, mükəmməl qalıb söndürmə performansı, zədəsizlik və kompakt ölçüsü kimi bir çox üstünlüklərə malikdir. Vakum dövüşçüləri yüksək voltaj səviyyələrinə doğru inkişaf etdiyi üçün, xarici və daxili izolyasiya performansı üzrə cəmalvac vakum kesicilərinin daha mühüm tədqiqatına ehtiyac var.

Kesici içindəki elektrik sahasının paylanışı vakum dövüşçüsünün izolyasiya performansını ciddi şəkildə təsirləyir. Düzgün olmayan elektrik sahası paylanışı kontakt aralığının parçalanmasına səbəb olaraq, nihayətən dövüşçünün açılmamasına gətirib çıxar. Vakum kesici içində qraflandırma qoruyucusu quraşdırılması, daxili elektrik sahasının paylanışını ümumiyyətlə düzəldə bilər, bu da vakum kesicinin strukturu daha münasib və kompakt edir.

Bununla belə, qoruyucunun əlavə edilməsi, kesici içindəki elektrik sahasının paylanışında dəyişikliklərə səbəb olur. Kesicinin izolyasiya performansını dəqiqləşdirilmiş şəkildə yoxlamaq və qoruyucunun elektrik sahasının paylanışına təsiri analiz etmək üçün, xarici vakum dövüşçüsünün elektrik sahasının riyazi analizi, məhsulun nəticə-yaddaşlığını doğrulamaqda mühüm addımdır.

Bu səbəbdən, bu məqalə, daxili anahtar istehsalçı tərəfindən bağımsız olaraq istehsal edilmiş yeni növ 10kV xarici yüksək voltajlı AC vakum dövüşçüsünün izolyasiya strukturasını analiz və dizayn edir.

Vakum dövüşçüsünün elektrostatik sahasını analiz etməkdə, modelin sərhədlərinə bir volt cəlb edilir və modelin strukturasına uyğun olaraq tetraedrik şablon elementləri istifadə edilir. Şablonlaşdırma ağı akıllı şablonlaşdırma ilə həyata keçirilir. Vakum dövüşçüsünün simmetrik struktura olduğunu nəzərə alsaq, vakum kesici üç ölçülü koordinat sisteminin X oxu boyunca bölmələnir. Akıllı şablonlaşdırmanın üstünlüyü, qrafın eğrilik dəyişikliyinin çox olduğu sahələrdə şablonlaşdırma ağının çox sıxlığına malik olması, əksər daha düzlək struktur sahələrdə şablonlaşdırma ağının sıxlığına malik olmasıdır.

Dövüşçü kontaktlarının iki iş pozisyonuna, yəni kəsmə və bağlama pozisyonlarına, və kəsmə prosesində kontaktların fərqli açılış məsafəsinə əsasən, vakum kesici üzrə elektrik sahası analizi aparılır. Elektrik sahasının paylanışının xüsusiyyətləri və saha gücünün toplanması olan nöqtələr müəyyən edilir. Saha gücünün toplanması olan nöqtələr, bu məqalənin asıl təhlil sahəsidir. Müxtəlif fərqli şərtlərdə əldə edilən elektrik sahası nəticələri müqayisə edilir.

Şəkil 1 Vakum Kesicinin Daxili Böyükləşdirilmiş Struktura Səhifəsi

Şəkil 1 - Sabit Ucu Kap Körpü; 2 - Ana Qoruyucu Kap; 3 - Kontakt; 4 - Zəncir; 5 - Hareketli Ucu Kap Körpü; 6 - Sabit İletkili Çubuk; 7 - İzolyasiya Korpusu; 8 - Hareketli İletkili Çubuk

Hesablama Nəticələri və Analiz

Bu məqalə, nominal şimşek darbəsi dayanıklılıq voltajı altında izolyasiya performansını arasındakı kəsmə nöqtələri arasında araşdırır. Dövüşçünün sabit kontaktına 125 kV yüksək volt cəlb edilir, və hərəkətli kontaktına 0 potensial cəlb edilir. Kontaktların açılış məsafələri 50%, 80% və 100% olaraq alındıqda, tam dövüşçünün potensial paylanışı əldə edilir. Potensialın vahidi V, elektrik saha gücünün vahidi isə V/m-dir.

Vakum kesicidə qoruyucu kaplıq olması, elektrik sahasının deformatsiyasını azaldır, bu da kontaktlar yaxınlığında çox düzgün və simmetrik voltaj paylanmasına səbəb olur. Qoruyucu kaplıqdaki flotu potensial təxminən 60 kV-dır.

• Kontaktların 50% açılış məsafəsində vakum kesicinin potensial paylanışı

• Kontaktların 80% açılış məsafəsində vakum kesicinin potensial paylanışı

•  Kontaktların 100% açılış məsafəsində vakum kesicinin potensial paylanışı

Şəkil 2-də, (a) - (c) şəkilləri, yuxarıda sadalanan üç fərqli kontakt açılış məsafəsi altında vakum kesicinin elektrik saha gücünün paylanışının kontur şəkilləridir.

50% kontakt açılış məsafəsində vakum dövüşçüsü üçün, maksimum elektrik saha gücü qoruyucu kaplıq ucunda görünür, dəyəri 25.4 kV/mm-dir. Bu zaman, kontaktlar arasındakı elektrik saha gücü, əvvəlki iki açılış məsafələrindəkindən əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir. Qraflandırma qoruyucu kaplıq, kontakt yaxınlığında voltajın gradient paylanmasını, və elektrik saha gücünün bərabər paylanmasını təmin edir, kontaktlar arasındakı elektrik saha gücü nisbətən yüksəkdir.

Vakum dövüşçüsünün kontakt açılış məsafələri 80% və 100% olduğunda, maksimum elektrik saha gücü münasibətən 21.2 kV/mm və 18.1 kV/mm-dür. Kontakt yaxınlığında voltajın gradient paylanması, və elektrik saha gücünün bərabər paylanması görülür.

• Kontaktların 50% açılış məsafəsində vakum kesicinin elektrik saha gücünün kontur şəkili

• Kontaktların 80% açılış məsafəsində vakum kesicinin elektrik saha gücünün kontur şəkili

• Kontaktların 100% açılış məsafəsində vakum kesicinin elektrik saha gücünün kontur şəkili

Şəkillərdən görünür ki, tərkibdəki xarici izolyasiya ortamı sabit və bərabər olduğunda, vakum kesicidəki elektrik saha gücünün nisbətən yüksək paylanış sahələri, əsasən, hərəkətli və sabit kontaktların ucu səthlərində və qoruyucu kaplıqların üst və alt uclarında toplanır. Bu izolyasiya zayıf sahələri, izolyasiya parçalanmasına meyllidir. Bu səbəbdən, məhsulun faktiki dizaynında, hərəkətli və sabit kontaktların ucu səthlərinin eğriliyini artırmaq və qoruyucu kaplıqların hər iki uclarındaki sivri ucları yumşatmaq kimi optimallaşdırma dizayn metodları vasitəsilə, toplanan saha gücündəki elektrik saha gücünün paylanışı iyileştirilə bilər.

Vakum kesicinin xarici səthinin üzərindəki elektrik saha gücü nisbətən kiçikdir. Şəkilənənə görə, vakum kesicinin seramika korpusunun iki ucu yaxınlığında və kesicinin ucu kaplıqlarına yaxın olan sahələrdə, elektrik saha gücü dəyərləri, səthin digər hissələrindəkilərə nisbətən daha böyükdür.

Vakum dövüşçüsünün kontaktları bağlandığında, mərkəzi iletkili çubuğa 125 kV yüksək volt cəlb edilir, və sonsuz sərhəddə potensial 0 olaraq təyin edilir. Yükləmədən sonra hesablamalar göstərir ki, dövüşçünün daxili və xarici hissələrindəki elektrik saha gücü çox kiçikdir, maksimum elektrik saha gücü 0.8 kV/mm-dür. Elektrik saha gücü bərabər paylanır, və kontaktlar etrafındakı voltaj, kontaktlar ətrafında gradient paylanma tendensiyası gösterir.

• (a) Kontaktların 50% açılış məsafəsində vakum kesicinin elektrik saha gücünün kontur şəkili

• (b) Kontaktların 80% açılış məsafəsində vakum kesicinin elektrik saha gücünün kontur şəkili

• (c) Kontaktların 100% açılış məsafəsində vakum kesicinin elektrik saha gücünün kontur şəkili

Nəticə

10kV xarici yüksək voltajlı AC vakum dövüşçüsünün elektrik sahası üzrə tədqiqat və analiz vasitəsilə, fərqli sərhəd şərtlərində dövüşçünün elektrik saha gücü və potensialının dəyişiklikləri əldə edilir. Yuxarıdakı nəticələrdən aydın olur ki, ANSYS istifadə edərək obyektin prototipini dəqiqləşdirilmiş şəkildə modelləşdirərək və sonlu element metodu ilə elektrik saha və potensialının riyazi hesablamalarını apararaq, vakum kesicinin daxilindəki elektrik saha gücü və potensialının dəyişikliklərinin dəqiqliklə hesablanması mümkündür.