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C4F7N/CO2混合气体在中压负荷开关中的开断性能实验研究

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高压电器 2020年第8期56卷 86-91页

作者：付鲁军邵先军辛昭昭谢成西安高压电器研究院有限责任公司西安710077 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

SF6气体因介电强度高、灭弧能力强等特点被广泛应用于中压气体绝缘环网柜中。然而SF6气体具有高的温室效应,为减少SF6气体的使用量,采用环保混合气体来达到与SF6相近的绝缘与灭弧性能,同时满足高压电器在可靠性和小型化等方面的要求是... 详细信息

SF6气体因介电强度高、灭弧能力强等特点被广泛应用于中压气体绝缘环网柜中。然而SF6气体具有高的温室效应,为减少SF6气体的使用量,采用环保混合气体来达到与SF6相近的绝缘与灭弧性能,同时满足高压电器在可靠性和小型化等方面的要求是一项非常重要的研究内容。文中采用压气式负荷开关搭建开断实验平台,按照GB/T 3804—2017标准中有功负载开断要求对混合比例20%C4F7N+80%CO2、12%C4F7N+8%O2+80%CO2的混合气体和不同分闸速度的情况在实验平台上进行了开断实验,根据实验结果对这两种混合气体的开断性能进行了分析。开断实验后,发现电弧在C4F7N/CO2混合气体中燃烧产生了黑色固体分解物,并用X射线衍射(X⁃ray diffraction)方法对分解物进行了检测和分析,验证了其成分和导电性。

关键词： C4F7N/CO2 压气式负荷开关开断实验固体分解物

不同灭弧方式C_(4)F_(7)N混合气体负荷开关的开断实验研究

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高压电器 2021年第6期57卷 49-55页

作者：付鲁军谢成辛昭昭邵先军赵永涛西安高压电器研究院有限责任公司西安710077 西安西电电气研究院有限责任公司西安710075 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

近年来,随着温室效应日益严重,以及相关环保标准要求越来越严格,人们的环保观念不断提升,寻求替代SF_(6)气体作为绝缘和灭弧介质在气体绝缘开关设备中应用成为一项非常重要的研究内容。文中介绍了采用3种灭弧方式(磁吹式、金属去离子栅... 详细信息

近年来,随着温室效应日益严重,以及相关环保标准要求越来越严格,人们的环保观念不断提升,寻求替代SF_(6)气体作为绝缘和灭弧介质在气体绝缘开关设备中应用成为一项非常重要的研究内容。文中介绍了采用3种灭弧方式(磁吹式、金属去离子栅式和压气式)的负荷开关,应用C_(4)F_(7)N混合气体按照GB/T 3804—2017标准中有功负载开断试验的要求进行气体开断性能的实验研究。实验结果表明,3种灭弧方式中,压气式负荷开关的开断性能最好,能够成功开断/关合12 kV 650 A有功负载电流10次;金属去离子栅式负荷开关充入C_(4)F_(7)N的混合气体能够成功开断12 kV 240 A有功负载电流;磁吹式负荷开关充入C_(4)F_(7)N的混合气体未成功开断12 kV 586 A有功负载电流,且在整个开断过程中未有明显的开断迹象;通过开断实验结果可以得出增加C_(4)F_(7)N的混合比例可以提升混合气体的开断性能。

关键词： C_(4)F_(7)N混合气体灭弧方式负荷开关开断实验

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气体绝缘开关柜多物理耦合场仿真及分析

高压电器 2019年第12期55卷 38-45页

作者：付鲁军陈雪飞辛昭昭赵矗西安高压电器研究院有限责任公司

气体绝缘开关柜(C-GIS)的导电回路封闭在充有绝缘气体的隔室内。由于隔室内部气体不能有效地与外界空气进行热交换,因此内部热量难于散出,特别是大电流的气体绝缘开关柜尤为突出。因此大电流气体绝缘开关柜的发热成为设备制造企业和用... 详细信息

气体绝缘开关柜(C-GIS)的导电回路封闭在充有绝缘气体的隔室内。由于隔室内部气体不能有效地与外界空气进行热交换,因此内部热量难于散出,特别是大电流的气体绝缘开关柜尤为突出。因此大电流气体绝缘开关柜的发热成为设备制造企业和用户共同关注的问题。文中采用多物理场耦合方法对充入干燥空气的气体绝缘开关柜进行了温度仿真,分析了内部温度分布特性,并将温升试验结果与仿真结果进行了对比,验证了该仿真方法的准确性,为气体绝缘开关柜散热优化设计提供了依据。

关键词：气体绝缘开关柜温度仿真

12 kV氮气绝缘开关柜中真空灭弧室外绝缘结构的电场优化设计

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高压电器 2020年第11期56卷 152-159,172页

作者：郭黎黎王平韩辰光辛昭昭熊显智西安西电电气研究院有限责任公司西安710075 西安高压电器研究院有限责任公司西安710077 西安西电电力系统有限公司西安710065

由于氮气的绝缘性能不如SF_6,所以要保证氮气绝缘开关柜结构紧凑小巧,需要对真空灭弧室的外绝缘特性进行深入研究,寻找一种适用于12 kV氮气绝缘开关柜中的真空灭弧室外绝缘优化方案。文中从研究真空灭弧室优化前的外绝缘特性入手,分析... 详细信息

由于氮气的绝缘性能不如SF_6,所以要保证氮气绝缘开关柜结构紧凑小巧,需要对真空灭弧室的外绝缘特性进行深入研究,寻找一种适用于12 kV氮气绝缘开关柜中的真空灭弧室外绝缘优化方案。文中从研究真空灭弧室优化前的外绝缘特性入手,分析了置于12 kV氮气绝缘开关柜中的真空灭弧室分闸时相间及对地的电场分布。结果表明:电场严重集中于真空灭弧室动、静端盖的圆角,动、静端金属薄层,瓷套的两端部。文中对真空灭弧室的外绝缘结构进行了设计,并基于该优化方案进行电场分析,最后优化后的样机通过了绝缘试验验证。

关键词：氮气开关柜真空灭弧室电场优化设计

交流罐式洁净空气绝缘开关设备中弹簧触指及三相母线的发热功率计算和分析

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高压电器 2024年第2期60卷 85-93页

作者：辛昭昭马平陈志彬元复兴刘景博西安高压电器研究院股份有限公司西安710077 上海西电高压开关有限公司上海201712

罐式洁净空气绝缘开关设备是理想的环保开关升级解决方案,相较于箱式结构产品,其绝缘性能更优,但是其大电流发热温升问题仍较为突出。文中结合一种40.5 kV罐式洁净空气绝缘充气柜产品,从降低发热功率角度对其弹簧触指电连接和三相母线... 详细信息

罐式洁净空气绝缘开关设备是理想的环保开关升级解决方案,相较于箱式结构产品,其绝缘性能更优,但是其大电流发热温升问题仍较为突出。文中结合一种40.5 kV罐式洁净空气绝缘充气柜产品,从降低发热功率角度对其弹簧触指电连接和三相母线进行了建模和比较计算。采用有限元法建立了一种V字形弹簧触指电连接模型,计算了交变电磁场对并联触指分流的影响,比较了双弹簧触指和单弹簧触指的通流和功耗差异,量化计算了触指材料对发热的影响,确认了一种优选的钴青铜双触指电连接方案。通过建立三相母线的三维电磁场模型,研究了集肤效应和邻近效应对三相导体发热功率的影响,比较了可选的铝合金材料,确认选用一种高导电铝合金空心导体作为优选的设计方案,并计算比较了母线导体的交流电阻和直流电阻差异。文中所得结论和建模仿真方法,对交流大电流环保电器产品的触指及导体设计具有指导意义。

关键词：弹簧触指三相母线交变电磁场发热功率仿真分析

C_(4)F_(7)N/CO_(2)环保混合气体在去离子栅式负荷开关中的开断特性

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高压电器 2021年第3期57卷 48-53页

作者：吴小钊李俊豪付鲁军孙翔叶凡超辛昭昭闫明许继集团有限公司河南许昌461000 西安高压电器研究院有限责任公司西安710077 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014 武汉大学电气与自动化学院杭州310014 国网许昌供电公司河南许昌461000

环保型C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体作为SF_(6)的可能替代气体用于电力设备是目前国内外关注的焦点,文中工作的开展是为了探究C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体在12 kV环网柜中的开断特性。利用饱和蒸气压特性探讨了C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气... 详细信息

环保型C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体作为SF_(6)的可能替代气体用于电力设备是目前国内外关注的焦点,文中工作的开展是为了探究C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体在12 kV环网柜中的开断特性。利用饱和蒸气压特性探讨了C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体在中压环网柜工程应用的混合比选取范围,选取环网柜中常用的金属去离子栅式灭弧结构,在0.15 MPa气室压力下,研究不同混合比的C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体,从小电流200 A到额定电流630 A之间的开断性能,对开断试验结束后的环网柜开展了气体组分和比例检测,工频耐压测试。研究发现,混合气体的开断能力随着C_(4)F_(7)N体积分数的增加而提高,开断试验后气室压力升高了0.18 bar(1 bar=100 k Pa),通过气体组分检测为C_(4)F_(7)N分解所致,且长时间放置不会复原,气体分解物复合特性较差,开断后的环网柜顺利通过了相间、对地42 kV/1 min及断口48 kV/1 min的耐压试验,证明分解产物具有较强的绝缘性能。

关键词：环保型 C_(4)F_(7)N/CO_(2) 去离子栅液化温度开断试验气体组分耐压试验

单相隔离开关损耗发热的电磁场与流场耦合计算

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电气应用 2018年第14期37卷 33-37页

作者：郭瑾辛昭昭陈冰西安西电电气研究院有限责任公司

针对某型号的单相隔离开关损耗发热进行计算,基于Workbench平台的磁场流场耦合仿真保证了数据传递的有效性。在进行温升仿真计算时,借助电磁场仿真软件Maxwell考虑实际工况计算热源,将计算热源作为流场仿真软件Fluent的源项输入,计算出... 详细信息

针对某型号的单相隔离开关损耗发热进行计算,基于Workbench平台的磁场流场耦合仿真保证了数据传递的有效性。在进行温升仿真计算时,借助电磁场仿真软件Maxwell考虑实际工况计算热源,将计算热源作为流场仿真软件Fluent的源项输入,计算出隔离开关温度场。结果表明：在环境温度25℃下,温度最高部分主要集中在导电杆处,最高可达63℃。通过对比,仿真计算的结果与实验结果接近,此仿真计算能很好地指导隔离开关的温升性能设计。

关键词：隔离开关电磁场与流场耦合计算 Workbench

C_(4)F_(7)N/CO_(2)二元混合气体雷电冲击绝缘特性研究

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高压电器 2021年第3期57卷 1-5页

作者：霍鹏姜旭张文兵张建陈志彬曹蕤辛昭昭西安西电电气研究院有限责任公司西安710075 西安西电开关电气有限公司西安710077

SF_(6)替代气体在电力设备中的应用研究越来越广泛,其中氟化腈C_(4)F_(7)N被认为是目前最具潜力实现SF_(6)替代的气体之一。文中结合隔离开关断口结构,研究了C_(4)F_(7)N/CO_(2)二元混合气体的雷电冲击绝缘特性。基于混合气体绝缘试验平... 详细信息

SF_(6)替代气体在电力设备中的应用研究越来越广泛,其中氟化腈C_(4)F_(7)N被认为是目前最具潜力实现SF_(6)替代的气体之一。文中结合隔离开关断口结构,研究了C_(4)F_(7)N/CO_(2)二元混合气体的雷电冲击绝缘特性。基于混合气体绝缘试验平台,重点分析了气体种类,电压极性、充气气压、电极距离、C_(4)F_(7)N占比对50%击穿电压的影响规律。试验结果表明:在研究范围内,50%击穿电压随着充气气压、电极距离和C_(4)F_(7)N占比的增大均呈升高趋势。当充气气压升高到100、150、200 k Pa时,对应50%击穿电压(20:80,15 mm)分别为109.7、152.9、179.6 kV;当电极距离为5、10、15 mm时,50%击穿电压(35:65,200 k Pa)分别为73.4、138.5、203.0 kV;当C_(4)F_(7)N占比为20%、35%和50%时,50%击穿电压(15 mm,200 kPa)分别为180.0、203.0、218.4 kV。

关键词： C_(4)F_(7)N 隔离开关雷电冲击绝缘特性环保气体

基于252kV三相盆式绝缘子水压试验的仿真分析及结构优化

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高压电器 2018年第5期54卷 133-137,143页

作者：武胜斌姜旭辛昭昭金松安马占峰陈志彬西安西电电气研究院有限责任公司西安710075

文中描述了252 kV三相盆式绝缘子破坏水压试验的情况,为明确三相盆式绝缘子破坏水压不能满足标准要求的原因,首先对252 kV三相盆式绝缘子进行了建模、仿真与分析,明确了三相盆式绝缘子相间盆式结构交汇处应力集中是破坏水压偏低的原因... 详细信息

文中描述了252 kV三相盆式绝缘子破坏水压试验的情况,为明确三相盆式绝缘子破坏水压不能满足标准要求的原因,首先对252 kV三相盆式绝缘子进行了建模、仿真与分析,明确了三相盆式绝缘子相间盆式结构交汇处应力集中是破坏水压偏低的原因。随后对模型进行了改进,将应力集中由‘Y’型分布转化为‘△’型分布,显著降低了最大应力值,显著改善了盆式绝缘子的耐压状态。最后讨论给出了252 kV三相盆式绝缘子在强度设计过程中应结合仿真计算进行机械强度设计的基本思想。文中的工作为三相盆式绝缘子的设计提供了一定的参考。

关键词：有限元机械强度盆式绝缘子