基于光控模塊的多斷口真空開關(guān)研究.pdf

1、本文提出了一種基于光控模塊式真空開關(guān)單元串聯(lián)的多斷口真空開關(guān)系統(tǒng)這一全新概念:首先構(gòu)造光控模塊式真空開關(guān)單元,再用這些光控模塊進(jìn)行簡單串聯(lián),構(gòu)成高電壓等級的多斷口真空開關(guān).基于這種新的機(jī)構(gòu)形式,本文以多斷口真空開關(guān)的絕緣特性為主要研究對象,以工程應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)和目的,通過理論建模、有限元分析和實(shí)驗(yàn)研究,對多斷口真空開關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性,靜態(tài)絕緣特性,電場分布特性等相關(guān)問題進(jìn)行深入的理論與實(shí)驗(yàn)研究.首先,本文綜述了高壓真空間隙的基本絕緣特性,

2、真空開關(guān)向高電壓等級發(fā)展、多斷口真空開關(guān)技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀、技術(shù)難點(diǎn)和問題,引出本文的研究意義.理論分析從串聯(lián)真空間隙的介質(zhì)恢復(fù)的微觀過程出發(fā),研究了多斷口真空開關(guān)的弧后動態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過程,多斷口真空開關(guān)的靜態(tài)擊穿統(tǒng)計(jì)特性和弧后重?fù)舸┙y(tǒng)計(jì)特性,借助統(tǒng)計(jì)方法,將微觀的內(nèi)在過程與宏觀的外在表現(xiàn)聯(lián)系起來,以求更準(zhǔn)確和更深入地理解和掌握多斷口真空開關(guān)動態(tài)絕緣的基本概念.提出了多斷口真空開關(guān)的擊穿電壓增益現(xiàn)象,并對其進(jìn)行了理論推導(dǎo),證明了多斷口解

3、決方案的優(yōu)越性.作為本文的重點(diǎn),給出了光控模塊式真空開關(guān)單元的設(shè)計(jì)思想,包括光控模塊的總體結(jié)構(gòu)、電子操動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等;分析給出了光控模塊式真空開關(guān)單元的電磁兼容和可靠性設(shè)計(jì).在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步描述了基于光控模塊式真空開關(guān)單元的高電壓等級多斷口真空開關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成.采用ANSYS有限元分析軟件,對基于光控模塊的多斷口真空開關(guān)進(jìn)行電場優(yōu)化設(shè)計(jì),建立了計(jì)算模型,并分別以雙斷口和三斷口真空開關(guān)為例進(jìn)行了電場優(yōu)化設(shè)計(jì),給出了電場優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果.為

4、了模擬雙斷口真空開關(guān)及三斷口真空開關(guān)的電壓分布關(guān)系,提出了相應(yīng)的電容等值模型,可指導(dǎo)多斷口真空開關(guān)的整體電場優(yōu)化設(shè)計(jì).最后,本研究依賴實(shí)驗(yàn)描述了三個(gè)真空滅弧室串聯(lián)后組成的三斷口模型的擊穿電壓增益特性、靜態(tài)擊穿統(tǒng)計(jì)特性及各斷口的電壓分布特性,驗(yàn)證了第二章及第四章通過理論分析得出的結(jié)論;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠較好的吻合.實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明:多斷口真空開關(guān)各斷口的電壓分布規(guī)律實(shí)質(zhì)上決定了多斷口真空開關(guān)的擊穿電壓增益倍數(shù).因此,應(yīng)該通