低压断路器的电场分析与优化设计

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.08.006

电器与能效管理技术 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (8): 45-49.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.08.006

低压断路器的电场分析与优化设计

张威¹, 张宇², 麻玉林³, 胡辰³

1.北京北元电器有限公司, 北京 101105
2.阳光电源股份有限公司, 安徽合肥 230088
3.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室, 陕西西安 710049

收稿日期:2024-04-23 出版日期:2024-08-30 发布日期:2024-09-13
作者简介:张威(1979—),男,高级工程师,主要从事低压电器设计和研发。|张宇(1990—),男,高级工程师,主要从事新能源行业低压电器设计及选型。|麻玉林(2000—),女,硕士研究生,研究方向为电力开关设备仿真计算。
基金资助:
陕西省科技计划资助项目(2022TD-59)

Electric Field Analysis and Optimization Design of Low Voltage Circuit Breakers

ZHANG Wei¹, ZHANG Yu², MA Yulin³, HU Chen³

1. Beijing Beiyuan Electrical Co.,Ltd., Beijing 101105, China
2. Sungrow Power Supply Co.,Ltd., Hefei 230088, China
3. State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China

Received:2024-04-23 Online:2024-08-30 Published:2024-09-13

摘要/Abstract

摘要：

由于低压断路器中电场分布不均匀,在实际运行中易出现局部放电等问题,甚至引发火灾事故,因此对低压断路器中的电场进行分析和优化设计已成为重要的研究课题。以某光伏电站逆变器直流侧的低压断路器为研究对象,使用有限元软件分析不同电压水平和不同触头间距下的电场分布情况,并对断路器的绝缘薄弱点进行结构优化设计。最后,通过比较优化前后的最大电场强度,证明所提优化结构降低了断路器发生击穿放电的风险。

关键词: 低压断路器, 电场分布, 触头间距, 结构优化

Abstract:

Due to the uneven distribution of electric fields in low voltage circuit breakers,the partial discharge and even fire accidents are prone to occur during the actual operation.Therefore,the analysis and optimization design of electric fields in circuits breaker have become an important research topic.The low voltage circuit breakers on the DC side of inverters in a certain photovoltaic power station are taken as the research objects.The finite element software is used to analyze the electric field distribution under different voltage levels and different contact gaps.The structural optimization design is conducted on the weak insulation points of the circuit breaker.Finally,by comparing the maximum electric field intensity before and after optimization,it is demonstrated that the proposed optimized structure reduces the possibility of breakdown discharge.

Key words: low voltage circuit breaker, electric field analysis, contact gaps, structural optimization

中图分类号:

TM561

张威, 张宇, 麻玉林, 胡辰. 低压断路器的电场分析与优化设计[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(8): 45-49.

ZHANG Wei, ZHANG Yu, MA Yulin, HU Chen. Electric Field Analysis and Optimization Design of Low Voltage Circuit Breakers[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2024, 0(8): 45-49.

图/表 9

图1

表1

图2

表2

图3

图4

表3

图5

图6

参考文献 15

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材料	电导率/(S·m^-1)	相对介电常数
铜	5.8×10⁷	1.0
10号钢	2.0×10⁶	1.0
三聚氰胺	0	4.6

工况	电压激励/V	触头间距/mm
1	1 500	33
2	2 000	33
3	1 500	22
4	2 000	22
5	1 500	11
6	2 000	11

工况	最大电场强度/(V·m^-1)	电场不均匀系数
1	2.38×10⁵	11.02
2	3.12×10⁵	10.87
3	2.79×10⁵	11.34
4	3.72×10⁵	11.34
5	4.37×10⁵	13.90
6	5.84×10⁵	13.87

低压断路器的电场分析与优化设计

Electric Field Analysis and Optimization Design of Low Voltage Circuit Breakers

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