热磁式塑壳断路器一般使用双金属片进行过载脱扣保护。双金属片的位移通过变形弯曲来打动操作机构实现过载脱扣保护。双金属片的受热弯曲位移是最主要的特性设计,另外需要校核弯曲力能否克服脱扣力,并且要求双金属片的发热达到一定范围。最后,通过实例计算验证了双金属片的设计与选用方法。
万能式断路器的钥匙锁附件为电力系统的用电安全及节能等方面提供保障。介绍了现有万能式断路器钥匙锁的结构及工作原理,举例说明了其在供电系统中的一些运用场景。在现有钥匙锁的基础上改进设计,提出了一种新结构的双钥匙锁,能在一些电源数量较多且联锁逻辑关系较为复杂供电系统的停电检修、电力调配及防止人员误操作等方面起到重要作用。
采用视频图像的色彩特征算法对断路器分、合状态指示灯进行图像识别。将典型图片进行区域分割,针对指示灯分、合图像特点,采用6值灰度构造方法,构造图片的色彩特征,用多种环境下历史图片进行特征采集、训练,得到在线识别的特征专家知识库。最后,根据特征专家知识库,对在线视频图片进行实时分析,对比预设值发出警报。算例采用运行中的铁路牵引变电所实时图片数据,进行了断路器分、合状态的图像识别,结果表明所提方法在在线图像识别方面的可行性,具有一定实用价值。
研究交流接触器的端子温升性能,在提高线路安全方面有着重要的意义。从触头材料、导电板材料和触头工作面形状等方面进行接触器温升对比试验,分析对端子温升的影响,以及机械寿命后对端子温升的影响,并提供改善端子温升性能的方向。
为了提高交流接触器的电寿命,结合电弧熄灭原理和电弧熄灭方法,提出了3种不同结构的灭弧系统。通过试验验证,灭弧室盖板设置电弧通道、引弧片向上倾斜的角度、最后一片灭弧栅片的折弯角度,都对交流接触器的电寿命有着重要影响。这对交流接触器的灭弧系统设计具有一定参考意义。
为了获取真空断路器的机械特性信息,需要对其进行参数测量和状态分析,而计算断路器合闸速度需要获得动、静触头的刚合点。首先介绍了几种断路器机械特性测试用的传感器,梳理比较了现有的几种断路器刚合点提取方法,明确各个方法的优缺点,并结合滤波求导法提取某型断路器刚合点,同时与真实的刚合点进行对比。在在线监测应用中,所述几种方法均可以提取断路器刚合点,实际应用中要有所取舍。
125 A壳架以下塑壳断路器是塑壳断路器中的主力军,对其进行的整合提升主要是将63 A、100 A壳架产品提升至125 A,其中又以短路分断为主要难点。通过产气材料,初步增加分断能力;通过栅片电压测量分析,对灭弧室的栅片灭弧情况进行量化数据分析;通过电磁力的仿真,优化触头部分的磁场。通过改进设计,新的125 A壳架产品可代替原有产品,满足性能,同时降低主要产品的成本。
针对交流接触器中短路环断裂导致动铁心振动的问题,以减小碰撞能量对短路环影响为切入点,优化短路环的抗断裂性能。运用有限元法对短路环装配应力进行分析,进而剖析短路环的断裂机理,并通过交流接触器机械寿命测试对仿真结果进行验证。通过仿真研究短路环装配、线圈单元匝数、电磁系统反力、电磁系统动铁心结构对短路环抗断裂能力的影响,并对结果进行试验验证。结果表明,提出的优化方案减小了碰撞能量对短路环的冲击,提高了短路环的抗断裂能力,为交流接触器短路环设计优化提供指导。
交流接触器的吸合过程与其响应速度以及可靠性密切相关。首先介绍了一种可调整触点开距的交流接触器实验系统,同步实时采集吸合过程中的触点电压、动铁心位移和线圈电流等波形。然后,研究触点开距对吸合时间、回跳时间以及稳定时间的影响。最后,讨论了交流接触器在不同触点开距下的吸合特性。
针对技术特点呈现差异化发展的高压直流接触器,通过非加压设计,从触头开距、灭弧栅片、驱弧磁场、分断速度以及燃弧气体的流动等不同角度对比分断波形,以研究空气介质的直流电弧分断技术。经结果对比分析,合理的气道与灭弧栅片布局对于电弧的熄灭最为关键,一定范围内的驱弧磁场能保证电弧的有效拉伸,一定的触头开距与分断速度能够有效控制燃弧时间。
实现“碳达峰、碳中和”是我国未来发展的国策之一,构建新型电力系统是实现“双碳”目标的重要支撑。在深入分析“双碳”战略及低压电器行业发展背景、面临的机遇与挑战基础上,提出行业在新时期的发展对策——构建“高度自治的配用电系统”,梳理了其中的关键技术、关键设备与系统、标准体系架构等,最终对行业下阶段的发展方向进行分析与展望。
针对交流接触器起动过程触头弹跳剧烈的问题,采用两段式阶梯电流起动方式,提出一种基于多条件判断的电流斜率闭环反馈控制策略。通过多软件联合仿真模型,结合正交试验计算较佳的起动电流,并仿真验证所提控制策略的可行性。设计控制系统,并进行实验验证。结果表明,所提控制策略可以有效降低触头弹跳,并具有控制可靠性高的特点。
电力系统断路器分合闸控制回路通常使用电磁继电器实现回路自保持。针对国产化替代测试中一例保持继电器触点粘连的问题进行分析,发现由于继电器结构设计原因导致上电后抖动次数较多、时间较长。测试表明在断路器跳合闸线圈工作电流较大的应用场景下,继电器上电抖动可能使触点产生烧蚀并产生粘连故障。在电力系统断路器分合闸回路选用保持继电器时,需考察继电器的触点弹跳时间、弹跳次数,避免应用中产生触点粘连问题。
蓄电池组是变电站直流系统重要的后备电源,定期活化是对蓄电池组进行容量检测、发现落后电池的有效手段。针对传统蓄电池活化装置是将蓄电池组放出的能量通过电阻消耗掉,存在能源浪费及火灾隐患,设计了一套带能量回馈型变电站蓄电池组活化系统。系统由DC/AC并网变流器、DC/DC变流器、监控和电池检测装置组成,可设定蓄电池组恒流放电电流,并实现蓄电池组能量回馈电网和交流侧高功率因数。对系统的工作原理进行分析,最终对实验样机进行功能验证。
铁路信号继电器吸合电压与释放电压的准确确定直接关系到产品可靠性的评估。首先阐述了铁路信号继电器吸合与释放电压的测试原理,开发具有线圈电压自动调控和触点电压波形采集功能的测试系统,进而实现继电器吸合电压、释放电压和反向吸合电压参数的自动测试。以某型号电压继电器为例,实测并分析了线圈电压步进值和步进延时对测试结果的影响,确定了兼顾测试准确性和测试效率的方法。
E型交流接触器常用于频繁接通和分断中小容量交流主电路,电磁系统材料利用率较低且吸合过程触头弹跳剧烈。E型斜极面铁心中柱与边柱斜面角度、方向之间存在着一定关系,若设计不当将导致铁心受到电磁吸力横向分量的影响,使吸合不稳定。建立多物理场耦合仿真模型,采用多策略融合的粒子群算法,从铁心斜面角度、分磁环结构以及节能节材等多因素考虑,对E型斜极面铁心结构的交流接触器电磁系统进行优化设计,根据优化结果制作了样机并进行实验验证。结果表明,优化后的斜极面交流接触器能够达到节能节材,减轻触头弹跳的目的,具有良好的动态特性和经济效益。
从范围、术语和定义、特性、产品数据和资料以及结构与性能要求、试验和附录对IEC 60947-1:2020《低压开关设备和控制设备 第1部分:总则》与GB/T 14048.1—2012的差异进行分析,指导低压电器设备的研发设计、生产制造及检测认证,引导用户正确使用国内外标准。
操作机构是真空断路器动力输出源,提供短路开断、关合所需要的能量。操作机构的反力特性匹配曲线,决定了断路器能否顺利合闸以及合闸过程中的机械特性参数能否满足设计要求。介绍了一种从静态力学的角度,求合闸过程中每一时刻主轴所受动力力矩和阻力力矩关系的计算方法,并定量地研究了储能弹簧终拉力对反力特性匹配曲线的影响,对断路器操作机构中储能弹簧、分闸弹簧和触头弹簧等参数变量的优化设计,具有重要工程意义。
围绕电磁吸力展开对小型断路器(MCB)螺管式电磁系统进行整体分析。从磁路分析着手,推导得到直流、交流螺管式电磁系统的吸力公式。利用交流电磁系统的吸力特性进一步分析和推导出电磁吸力的瞬时值、最大值和平均值;利用吸力公式分别对直流、交流MCB的电磁系统进行实际应用计算,为设计反力弹簧提供数据支撑。最后,定量分析直流、交流MCB通用性的问题,给出反力弹簧调整方法。
气、电、热系统的差异性及其繁杂的耦合方式,给综合能源系统混合能流分析带来了严峻的挑战。结合各系统能流的分析机理,描述综合能源系统混合能流计算模型及其耦合方法。从静态分析和优化计算两个方面,对综合能源系统混合能流分析方法进行归纳、总结,并评价各类算法的计算特点及优势。最后,针对现有分析方法的不足,对未来综合能源系统混合能流分析的重点进行展望,为综合能源系统的理论研究和实际应用提供思路。
