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真空有载分接开关中真空灭弧室触头合闸行为研究

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高电压技术 2024年

作者：荣一鸣孙佳佳史宗谦李戈琦赵梓乔莫永鹏电工材料电气绝缘全国重点实验室西安交通大学中国电力科学研究院有限公司

真空灭弧室作为真空有载分接开关(on-load tap-changer， OLTC)的核心组件，其能否顺利合闸决定了负载切换的可靠性。在真空OLTC长期的运行过程中，真空灭弧室频繁遭受较大的机械冲击，容易发生疲劳破坏，从而导致触头合闸失败，影响切... 详细信息

真空灭弧室作为真空有载分接开关(on-load tap-changer， OLTC)的核心组件，其能否顺利合闸决定了负载切换的可靠性。在真空OLTC长期的运行过程中，真空灭弧室频繁遭受较大的机械冲击，容易发生疲劳破坏，从而导致触头合闸失败，影响切换操作的可靠性。本文以油浸式真空OLTC的真空灭弧室及其操动机构为研究对象，建立了描述触头碰撞过程的动力学模型和有限元模型，获得了合闸过程中的应力波传播规律，确定了容易发生疲劳破坏的部位，并研究了结构应力和合闸弹跳的主要影响因素。结果表明：当动触头碰撞速度不超过1m/s时，初次合闸碰撞后，合闸压力才成为触头弹跳的主要影响因素；在合闸时触头会发生明显的弹跳现象，且连杆上的应力迅速升高并在多个极值之间跳动，在循环应力作用下更容易发生机械损坏；增大静导电杆半径，回弹量基本不变，最大应力增大；增大动导电杆半径或连杆半径，回弹量增大，最大应力减小；增大合闸保持力，回弹量减小，最大应力基本不变；降低合闸速度有利于减小最大应力和回弹量。本文的研究结果可为真空OLTC的真空灭弧室及其操动机构的优化设计提供理论指导。

关键词：真空有载分接开关合闸碰撞动力学模型有限元模型应力波

多端柔性直流电网中机械式直流断路器的操作过电压分析

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高压电器 2023年第2期59卷 31-36页

作者：谭喆高翔陈锐李佳尧刘禹涵史宗谦广东电网有限责任公司珠海供电局广东珠海519000 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 广东电科院能源技术有限责任公司广州510080

随着风能、太阳能等可再生清洁能源的大规模应用以及柔性直流输电技术的进步,多端柔性直流电网得到迅速发展。作为保障柔性直流电网安全可靠运行的关键设备,直流断路器也受到了越来越多的关注。直流断路器能够快速切断故障电流,但同时... 详细信息

随着风能、太阳能等可再生清洁能源的大规模应用以及柔性直流输电技术的进步,多端柔性直流电网得到迅速发展。作为保障柔性直流电网安全可靠运行的关键设备,直流断路器也受到了越来越多的关注。直流断路器能够快速切断故障电流,但同时也会产生操作过电压,这可能会危害系统的正常运行,因此文中对多端柔性直流电网中直流断路器的操作过电压进行分析。首先对几种直流断路器产生操作过电压的原理进行简要分析,之后以基于强迫过零的机械式直流断路器为例对各种情况下断路器操作过电压对于系统的影响进行详细分析,最后对分析结果进行了总结。

关键词：多端柔性直流电网直流断路器操作过电压

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水或液氮中电弧放电制备炭纳米材料(英文)

新型炭材料 2007年第4期22卷 337-341页

作者：邢刚贾申利史宗谦电力设备电气绝缘国家重点实验室

利用特制的电弧放电装置,研究了水或液氮中碳电弧放电形成炭纳米材料的机理。借助高分辨率透射电子显微镜对电弧放电生成的产物进行了观察和分析。结果表明:在水或液氮中碳电弧放电可以生成多壁碳纳米管和碳纳米洋葱结构,液氮中碳电弧... 详细信息

利用特制的电弧放电装置,研究了水或液氮中碳电弧放电形成炭纳米材料的机理。借助高分辨率透射电子显微镜对电弧放电生成的产物进行了观察和分析。结果表明:在水或液氮中碳电弧放电可以生成多壁碳纳米管和碳纳米洋葱结构,液氮中碳电弧放电可以生成单壁碳纳米角,水中钴催化碳电弧放电可以生成碳包裹的纳米钴颗粒。横向低频交变磁场会影响碳纳米材料的形核过程,并且可以推测磁场交变的频率5Hz与纳米管、纳米洋葱等结构的生长周期存在某种拟合。根据实验现象,提出了一种解释液体中碳电弧放电过程纳米材料生成的理论模型。

关键词：电弧炭纳米材料制备

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高压直流断路器研究综述

高压电器 2015年第11期51卷 1-9页

作者：史宗谦贾申利西安交通大学电气工程学院电力设备与电气绝缘国家重点实验室西安710049

高压直流(HVDC)电网是解决可再生能源大规模接入的重要途径,而高压直流断路器(HVDC CB)是直流电网发展的瓶颈问题。笔者针对高压直流输电技术的发展趋势,分析了高压直流电网对高压直流断路器的需求;介绍了各种直流开断方法的基本原理,... 详细信息

高压直流(HVDC)电网是解决可再生能源大规模接入的重要途径,而高压直流断路器(HVDC CB)是直流电网发展的瓶颈问题。笔者针对高压直流输电技术的发展趋势,分析了高压直流电网对高压直流断路器的需求;介绍了各种直流开断方法的基本原理,并分析了其在高压直流电网中应用的可行性;着重介绍了混合式高压直流断路器和基于人工过零的高压直流断路器的研究和发展现状,对其开断过程进行了较为详细的分析,并对其进一步的研究中的关键问题给出了建议。

关键词：高压直流电网高压直流断路器

准球型负载Z箍缩内爆过程的0D模拟计算与分析

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高电压技术 2012年第7期38卷 1726-1730页

作者：魏文赋李兴文贾申利史宗谦李瑞西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

在对准球型负载的构型和质量分布进行简要介绍的基础上,推导了准球型负载的均匀内爆过程。为了初步理解准球型负载Z箍缩内爆过程,并为负载设计提供参考,基于Sandia实验室Z装置的等效电路,利用0D模型获得了准球型负载Z箍缩的内爆过程中... 详细信息

在对准球型负载的构型和质量分布进行简要介绍的基础上,推导了准球型负载的均匀内爆过程。为了初步理解准球型负载Z箍缩内爆过程,并为负载设计提供参考,基于Sandia实验室Z装置的等效电路,利用0D模型获得了准球型负载Z箍缩的内爆过程中电流、速度、动能等关键参数的变化情况。计算了一定范围内,负载的质量、初始半径、两极张角对内爆过程尤其是最大内爆动能的影响。结果表明,在计算的参数范围内,负载的初始半径和张角变化相较于质量变化对负载电流有明显影响,同时负载的内爆动能与半径变化近似呈线性关系;而当两极张角增大时,尽管负载电流下降明显,最大内爆动能却有曲折上升的趋势。

关键词：准球型负载 Z箍缩 OD模型内爆动能质量分布等离子体

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快前沿电流产生气化铝单丝Z箍缩负载的研究

物理学报 2014年第12期63卷 210-218页

作者：吴坚李兴文李阳杨泽锋史宗谦贾申利邱爱慈西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室西安710049 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

为了抑制丝阵Z箍缩单丝电爆炸过程产生的核冕结构,分析了激光探针诊断的物理内涵,并基于约30 ps激光探针研究了负极性快前沿脉冲(90—170 A/ns)下铝丝的电爆炸特性.直径15μm,长2 cm的铝丝,阻性电压峰值为35—50 kV,电压击穿前金属丝电... 详细信息

为了抑制丝阵Z箍缩单丝电爆炸过程产生的核冕结构,分析了激光探针诊断的物理内涵,并基于约30 ps激光探针研究了负极性快前沿脉冲(90—170 A/ns)下铝丝的电爆炸特性.直径15μm,长2 cm的铝丝,阻性电压峰值为35—50 kV,电压击穿前金属丝电阻率增加至30—40μΩ·cm.电压峰值时刻沉积能量为1.5—2.5 eV/atom,欧姆加热功率下降至峰值一半时的沉积能量为2.5—4.0 eV/atom,接近铝丝从室温加热至完全气化所需的能量约4.0 eV/atom.快前沿脉冲可增加金属中的欧姆能量沉积速度,提高负载击穿电压.激光纹影图像可以观察到气体通道和等离子体通道,得到冕等离子体的平均电离度约为0.3.由于极性效应,电极附近区域的能量沉积超过负载中部区域,电极附近负载基本完全气化,而负载中部区域仍存在液态或团簇状颗粒.一些发次中,实现了轴向均匀且完全气化的铝蒸气,在电压击穿后的约127 ns,70%的初始质量分布在直径1 mm的区域内,100%的初始质量分布在直径2 mm的区域内.

关键词：电爆炸丝核冕抑制激光探针

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快速直流断路器中操动机构的仿真研究

高压电器 2020年第4期56卷 42-47页

作者：侯雨杉史宗谦刘少飞李昇国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123 西安交通大学电气工程学院西安710049

直流输电电压等级的提高使之研制出相应的直流开断装置意义重大;而断路器操动机构的可靠性直接影响着其开断性能。笔者针对直流开断装置中断路器的操动机构展开研究,建立了一种基于电磁驱动、永磁弹簧保持的电磁斥力机构仿真模型,对其电... 详细信息

直流输电电压等级的提高使之研制出相应的直流开断装置意义重大;而断路器操动机构的可靠性直接影响着其开断性能。笔者针对直流开断装置中断路器的操动机构展开研究,建立了一种基于电磁驱动、永磁弹簧保持的电磁斥力机构仿真模型,对其电磁-结构耦合过程和电磁-机械运动耦合过程进行了分析。仿真结果表明:当分闸电容的充电电压为4000 V时,电磁斥力机构的电磁斥力峰值约为128 kN,金属盘的平均速度能达到3.7 m/s。金属盘的应力峰值出现在靠近驱动轴一侧(内侧),并从内侧至外侧逐渐减小。进一步设计并研制了实验样机,并通过实验对仿真结果进行了验证,两者具有较好的一致性。

关键词：直流开断装置电磁斥力机构多物理场耦合分析

纳秒级铝单丝电爆炸过程中金属态–非金属态转变研究

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中国电机工程学报 2021年第8期41卷 2957-2964页

作者：王坤姜林村史宗谦徐鸿飞赵建材省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津市红桥区300130 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津市红桥区300130 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

脉冲电流驱动金属丝负载从金属态到非金属态的转变对理解等离子体电热不稳定性的演化有重要意义。该文利用高时空分辨率诊断手段和磁流体力学数值模拟,开展铝丝和镀膜铝丝在纳秒级脉冲电流作用下金属态-非金属态的转变过程。基于Ioffel-... 详细信息

脉冲电流驱动金属丝负载从金属态到非金属态的转变对理解等离子体电热不稳定性的演化有重要意义。该文利用高时空分辨率诊断手段和磁流体力学数值模拟,开展铝丝和镀膜铝丝在纳秒级脉冲电流作用下金属态-非金属态的转变过程。基于Ioffel-Regel条件、金属化密度和电阻率温度系数等分析铝丝从金属态转变为非金属态的过程,确定了铝丝对电热不稳定性最不稳定的状态。铝丝和镀膜铝丝在电爆炸初始阶段经历了相似的相态演化,出现了由电热不稳定性引起的条纹结构。在电压击穿时刻,铝丝的电阻率远高于标准金属的电阻率。铝丝在电压击穿之前已经完成金属态-非金属态的转变。该结果能为电流驱动金属负载构型的电热不稳定性研究奠定基础。

关键词：电爆炸丝金属态-非金属态转变磁流体力学模拟电热不稳定性

Analysis of the Carbon Nano-Structures Formation in Liquid Arcing

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Plasma Science and Technology 2007年第6期9卷 770-773页

作者：邢刚贾申利邢建史宗谦 The State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment Xi'an Jiaotong UniversityXi'an 710049China

Graphite electrodes were used for the direct current （DC） arc discharge in water. And high-resolution transmission electron microscopy （HRTEM） was used to investigate the products. Based on the experimental phenomena and nano-structure products, arc plasma characteristics in water were analyzed theoretically. Two growth regions and relevant growth modes were proposed to interpret the formation mechanisms of nano-structures by arc discharge in water. Furthermore, liquid nitrogen and cross magnetic field was applied to change the arcing state respectively, and new carbon nano-structures were obtained. Their formation mechanisms were also analyzed correspondingly.

关键词： arc discharge liquid carbon nano-structures