一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法技术

本申请涉及一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法，涉及有载分接开关的领域，其包括：确定触头材料，以真空灭弧室触头材料综合性能为目标，构建基于触头材料导向的真空灭弧室选型模型；确定波纹管型号，以真空灭弧室波纹管在开断动作完成后恢复初始位置的能力为目标，构建基于波纹管型号导向的真空灭弧室选型模型；确定屏蔽系统，以真空灭弧室的屏蔽性能为目标，构建基于屏蔽系统导向的真空灭弧室选型模型；确定真空灭弧室的选型，以触头材料、波纹管型号以及屏蔽系统为约束条件，构建基于真空灭弧室导向的选型模型。本申请具有设计出性能稳定的真空灭弧室的效果。有设计出性能稳定的真空灭弧室的效果。有设计出性能稳定的真空灭弧室的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法


[0001]本申请涉及有载分接开关的领域，尤其是涉及一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法。

技术介绍

[0002]换流变压器是高压直流输电工程的关键设备，是交、直流输电系统中的整流、逆变两端接口的核心。有载分接开关是换流变压器的关键组部件，为换流变压器输出电压的平稳调整提供有力支撑。而真空灭弧室是有载分接开关中最为核心的部件，其主要作用是有效切断负载电流，保障有载分接开关档位的顺利切换。
[0003]目前，超、特高压直流输电工程中换流变压器采用的有载分接开关均为德国MR公司和瑞典ABB公司两家，其配套的真空灭弧室均为进口产品，核心技术受国外厂家封锁。同时，从运行经验来看，进口真空灭弧室性能并不稳定，引发了多起分接开关事故。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为：一方面，国内关于有载分接开关的技术具有高绝缘、高开断，但机械寿命、电寿命较低，远达不到换流变压器有载分接开关使用要求；另一方面，国外关于有载分接开关的技术性能并不稳定，均不能达到性能稳定的真空灭弧室的使用要求。

技术实现思路

[0005]为了设计出性能稳定的真空灭弧室，本申请提供一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法。
[0006]本申请提供的一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法，采用如下的技术方案：一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法，包括：确定触头材料，以真空灭弧室触头材料综合性能为目标，以真空灭弧室触头的开断能力、抗烧蚀能力以及导通能力为约束条件，构建基于触头材料导向的真空灭弧室选型模型；确定波纹管型号，以真空灭弧室波纹管在开断动作完成后恢复初始位置的能力为目标，以波纹管的材料和结构为约束条件，构建基于波纹管型号导向的真空灭弧室选型模型；确定屏蔽系统，以真空灭弧室的屏蔽性能为目标，以屏蔽系统的影响系数α为约束条件，构建基于屏蔽系统导向的真空灭弧室选型模型；确定真空灭弧室的选型，以真空灭弧室适用于大型变压器有载分接开关的性能为目标，以触头材料、波纹管型号以及屏蔽系统为约束条件，构建基于真空灭弧室导向的选型模型。
[0007]通过采用上述技术方案，由于影响真空灭弧室性能的参数主要包括触头材料、波纹管型号以及屏蔽系统，按照三项参数各自的影响因子选择合适的材料或者型号，最终得
出适用于大型变压器有载分接开关，且性能稳定的真空灭弧室的材料。
[0008]优选的，所述开断能力作为约束条件时，取触头的开断电流I
s
，开断电流I
s
的值越大表明开断能力越强；所述抗烧蚀能力作为约束条件时，取触头材料的熔点温度T
s
，熔点温度T
s
越高表明抗烧蚀能力越强；所述导通能力作为约束条件时，取触头材料的单位电阻值R
s
，单位电阻值R
s
越大表明触头材料导通能力越弱。
[0009]通过采用上述技术方案，确定开断能力、抗烧蚀能力以及导通能力的具体影响因子。
[0010]优选的，所述开断电流I
s
通过指数函数构建目标函数B(I
s
)，表示如下：式中，目标函数B(I
s
)表示真空灭弧室触头开断能力的评估值；I
s
表示触头的最大开断电流值；I
m
为开断电流阈值，根据真空灭弧室应用的场景进行取值；所述熔点温度T
s
通过指数函数构建目标函数S(T
s
)，表示如下：式中，目标函数S(T
s
)表示真空灭弧室触头抗烧蚀能力的评估值；T
s
表示触头材料的熔点温度；T
m
为温度阈值，一般以真空灭弧室动作最高温度为基准进行放大得到，放大系数取值范围为8～12；所述单位电阻值构建目标函数表示如下：式中，目标函数表示真空灭弧室触头导通能力的评估值；表示第i种触头材料的单位电阻值。
[0011]通过采用上述技术方案，确定开断能力、抗烧蚀能力以及导通能力各自对应的目标函数。
[0012]优选的，所述触头材料导向的真空灭弧室选型模型通过加权计算构建目标函数表示如下：式中，目标函数表示第i种触头材料的评估值；B
i
(I
s
)、S
i
(T
s
)、C
i
(R
s
)分别表示第i种触头材料的开断能力、抗烧蚀能力、导通能力的评估值；ω
b
、ω
s
、ω
k
分别表示触头材料的开断能力、抗烧蚀能力、导通能力的权重系数，且ω
b
+ω
s
+ω
k
＝1。
[0013]通过采用上述技术方案，确定基于触头材料导向的真空灭弧室选型目标函数，可
以得出对应材料的性能评估值。
[0014]优选的，所述波纹管的材料作为约束条件时，取耐腐蚀能力和耐高温能力；所述波纹管的结构作为约束条件时，取波纹管的波深系数k，波深系数k为波纹管外径与内径之比。
[0015]通过采用上述技术方案，确定波纹管材料和结构各自的影像因子。
[0016]优选的，所述耐腐蚀能力取腐蚀率Cor
s
为约束条件，所述耐高温能力取可持续耐受的最高温度t
d
为约束条件。
[0017]通过采用上述技术方案，进一步确定耐腐蚀能力和耐高温能力的影响因子。
[0018]优选的，所述腐蚀率Cor
s
构建目标函数F(Cor
s
)，表示如下：式中，目标函数F(Cor
s
)表示真空灭弧室波纹管耐腐蚀能力的评估值；Cor
s
为波纹管的年腐蚀率；所述最高温度t
d
构建目标函数表示如下：式中，目标函数表示第i种波纹管材料耐高温的评估值；分别表示第1，2，
…
，i种波纹管材料可持续耐受的最高温度；所述波深系数k通过正态分布构建目标函数J(k)，表示如下：式中，目标函数J(k)表示波纹管结构的评估值。
[0019]通过采用上述技术方案，确定耐腐蚀能力、耐高温能力以及波纹管结构各自对应的目标函数。
[0020]优选的，所述波纹管型号导向的真空灭弧室选型模型通过加权计算构建目标函数表示如下：式中，目标函数表示第i种波纹管结构的评估值；F
i
(C
o
r
s
)、T
i
(t
s
)、J
i
(k)分别表示第i种波纹管的耐腐蚀能力、耐高温能力、波深系数的评估值；ω
f
、ω
t
、ω
j
分别表示触头材料的耐腐蚀能力、耐高温能力、波深系数的权重系数，且ω
f
+ω
t
+ω
j<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法，其特征在于，包括：确定触头材料，包括动触头(11)和静触头(12)，以真空灭弧室触头材料综合性能为目标，以真空灭弧室触头的开断能力、抗烧蚀能力以及导通能力为约束条件，构建基于触头材料导向的真空灭弧室选型模型；确定波纹管(2)型号，以真空灭弧室波纹管(2)在开断动作完成后恢复初始位置的能力为目标，以波纹管(2)的材料和结构为约束条件，构建基于波纹管(2)型号导向的真空灭弧室选型模型；确定屏蔽系统，以真空灭弧室的屏蔽性能为目标，以屏蔽系统的影响系数α为约束条件，构建基于屏蔽系统导向的真空灭弧室选型模型；确定真空灭弧室的选型，以真空灭弧室适用于大型变压器有载分接开关的性能为目标，以触头材料、波纹管(2)型号以及屏蔽系统为约束条件，构建基于真空灭弧室导向的选型模型。2.根据权利要求1所述的一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法，其特征在于，所述开断能力作为约束条件时，取触头的开断电流I
s
，开断电流I
s
的值越大表明开断能力越强；所述抗烧蚀能力作为约束条件时，取触头材料的熔点温度T
s
，熔点温度T
s
越高表明抗烧蚀能力越强；所述导通能力作为约束条件时，取触头材料的单位电阻值R
s
，单位电阻值R
s
越大表明触头材料导通能力越弱。3.根据权利要求2所述的一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法，其特征在于，所述开断电流I
s
通过指数函数构建目标函数B(I
s
)，表示如下：式中，目标函数B(I
s
)表示真空灭弧室触头开断能力的评估值；I
s
表示触头的最大开断电流值；I
m
为开断电流阈值，根据真空灭弧室应用的场景进行取值；所述熔点温度T
s
通过指数函数构建目标函数S(T
s
)，表示如下：式中，目标函数S(T
s
)表示真空灭弧室触头抗烧蚀能力的评估值；T
s
表示触头材料的熔点温度；T
m
为温度阈值，以真空灭弧室动作最高温度为基准进行放大得到，放大系数取值范围为8～12；所述单位电阻值构建目标函数表示如下：式中，目标函数表示真空灭弧室触头导通能力的评估值；表示第i种触头材料的单位电阻值。4.根据权利要求3所述的一种大型变压器有载分接开关用真空灭弧室选型方法，其特征在于，所述触头材料导向的真空灭弧室选型模型通过加权计算构建目标函数表示如
下：式中，目标函数表示第i种触头材料的评估值；β
i
(I
s
)、S
i
(T
s
)、C
i
(R
s
)分别表示第i种触头材料的开断能力、抗烧蚀能力、导通能力的评估值；ω
b
、ω
s
、ω
k
分别表示触头材料的开断能力、抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢志成，邓军，潘志城，周海滨，王剑坤，张晋寅，刘青松，夏谷林，贺智，王奇，张长虹，邓然，邓集瀚，龙启，肖毅，朱强，朱建锋，余一鸣，刘亚东，严英杰，李鹏，毕冬丽，张立婷，
申请(专利权)人：上海华明电力设备制造有限公司陕西宝光真空电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：