輸電等級(jí)單斷口真空斷路器理論及其技術(shù)

前言

第1章 緒論

1.1真空斷路器發(fā)展簡(jiǎn)介/002

1.2輸電等級(jí)真空斷路器的發(fā)展/003

1.2.1國(guó)外輸電等級(jí)真空斷路器的發(fā)展/004

1.2.2國(guó)內(nèi)輸電等級(jí)真空斷路器的發(fā)展/006

1.3發(fā)展輸電等級(jí)單斷口真空斷路器所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)/007

第2章 長(zhǎng)觸頭間隙真空絕緣特性

2.1概述/014

2.2真空間隙擊穿的基本理論/014

2.2.1場(chǎng)致發(fā)射擊穿/015

2.2.2微粒擊穿/016

2.3實(shí)驗(yàn)研究的基本裝置/017

2.4真空滅弧室長(zhǎng)真空間隙的工頻絕緣特性/018

2.4.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)/018

2.4.2工頻擊穿場(chǎng)強(qiáng)分析/019

2.5長(zhǎng)真空間隙雷電沖擊絕緣特性/023

2.5.1觸頭有效面積的影響/023

2.5.2觸頭表面粗糙度和直徑的影響/028

2.5.3開(kāi)關(guān)操作的影響/029

2.6長(zhǎng)真空間隙擊穿模型/030

2.6.1均勻場(chǎng)擊穿模型/031

2.6.2非均勻場(chǎng)擊穿模型/033

2.7總結(jié)分析/037

第3章 大開(kāi)距真空電弧的陽(yáng)極燃弧模式及控制

3.1真空電弧的陽(yáng)極過(guò)程/040

3.2陽(yáng)極模式圖的實(shí)驗(yàn)觀察與研究/045

3.2.1實(shí)驗(yàn)概述/045

3.2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析/047

3.2.3實(shí)驗(yàn)獲得的陽(yáng)極模式分布圖/050

3.3影響陽(yáng)極斑點(diǎn)臨界電流的主要因素/051

3.3.1觸頭材料的影響/051

3.3.2觸頭立體角的影響/052

3.3.3縱向磁場(chǎng)對(duì)陽(yáng)極斑點(diǎn)形成的影響/056

3.4陽(yáng)極斑點(diǎn)對(duì)電流過(guò)零后電極表面溫度的影響/062

3.4.1實(shí)驗(yàn)概述/062

3.4.2電流過(guò)零后陽(yáng)極表面溫度/064

3.4.3陽(yáng)極斑點(diǎn)對(duì)電流過(guò)零后陽(yáng)極表面溫度衰減的影響/068

3.5陽(yáng)極燃弧模式的控制/071

3.5.1根據(jù)陽(yáng)極燃弧模式圖優(yōu)化分閘特性的方法/071

3.5.2分閘相位對(duì)分閘曲線的影響/073

3.5.3縱向磁場(chǎng)的影響/075

3.5.4126 kV真空斷路器分閘特性與開(kāi)斷性能的關(guān)系/077

第4章 輸電等級(jí)真空滅弧室的設(shè)計(jì)

4.1真空滅弧室基本結(jié)構(gòu)/082

4.2絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)/083

4.3觸頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)/085

4.3.1縱向磁場(chǎng)線圈結(jié)構(gòu)/085

4.3.2縱向磁場(chǎng)杯狀結(jié)構(gòu)/087

4.3.3縱向磁場(chǎng)馬蹄鐵結(jié)構(gòu)/087

4.3.4橫向磁場(chǎng)螺旋線結(jié)構(gòu)/087

4.3.5橫向磁場(chǎng)杯狀結(jié)構(gòu)/088

4.4觸頭材料的選擇/089

4.5發(fā)熱分析與設(shè)計(jì)/090

4.6波紋管與套管/091

第5章 真空間隙弧后介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程理論研究

5.1概述/094

5.1.1殘余等離子體/094

5.1.2金屬液滴/096

5.1.3金屬蒸氣/097

5.1.4 觸頭表面狀態(tài)/098

5.2真空滅弧室弧后中性金屬蒸氣密度的理論計(jì)算與分析/100

5.2.1陽(yáng)極表面溫度計(jì)算/101

5.2.2陽(yáng)極表面金屬蒸氣蒸發(fā)計(jì)算/113

5.3真空滅弧室弧后鞘層仿真計(jì)算/116

5.3.1電勢(shì)分布及粒子分布隨時(shí)間的變化/117

5.3.2粒子密度對(duì)弧后鞘層的影響/119

5.3.3粒子初始熱運(yùn)動(dòng)情況對(duì)弧后鞘層的影響/121

5.3.4瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率對(duì)弧后鞘層的影響/123

5.3.5不同開(kāi)距下的弧后鞘層的發(fā)展過(guò)程/124

5.3.6電子、離子能量分布的仿真結(jié)果/125

5.4真空滅弧室弧后介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)對(duì)比/126

5.4.1小電流時(shí)的弧后介質(zhì)恢復(fù)特性/127

5.4.2大電流時(shí)弧后介質(zhì)恢復(fù)特性/128

5.4.3計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比/129

5.5真空滅弧室弧后金屬蒸氣的擊穿/129

5.6關(guān)于真空滅弧室弧后擊穿的討論/132

5.7PIC-MCC方法介紹/135

5.7.1PIC方法/136

5.7.2MCC方法/139

5.7.3PIC-MCC方法的計(jì)算流程/141

第6章 輸電等級(jí)真空斷路器的關(guān)合過(guò)程及其優(yōu)化控制

6.1輸電等級(jí)真空斷路器合閘速度的優(yōu)化/146

6.1.1觸頭間的動(dòng)熔焊特性/146

6.1.2減輕輸電等級(jí)真空斷路器動(dòng)熔焊效應(yīng)的合閘速度優(yōu)化理論/147

6.2輸電等級(jí)真空斷路器觸頭預(yù)擊穿開(kāi)距與彈跳的實(shí)驗(yàn)測(cè)量/149

6.2.1預(yù)擊穿實(shí)驗(yàn)/149

6.2.2空載關(guān)合彈跳特性實(shí)驗(yàn)/151

6.3126 kV真空斷路器合閘速度的優(yōu)化/155

6.4關(guān)于合閘過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)的分析/155

6.4.1預(yù)擊穿距離的分散性與優(yōu)化合閘速度/155

6.4.2126 kV真空斷路器同步關(guān)合的合閘速度/156

6.4.3合閘速度對(duì)觸頭沖擊力的影響/158

6.4.4關(guān)合電流對(duì)預(yù)擊穿和彈跳燃弧時(shí)間的影響/159

第7章 輸電等級(jí)真空斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

7.1真空斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)概述/164

7.2彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法/166

7.2.1彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)分閘系統(tǒng)/166

7.2.2油緩沖器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法/167

7.2.3根據(jù)特定分閘速度曲線設(shè)計(jì)緩沖器的方法/168

7.3彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法/172

7.3.1彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘系統(tǒng)/172

7.3.2通過(guò)合閘特性曲線得到凸輪傳動(dòng)比的方法/174

7.3.3凸輪廓線的計(jì)算與設(shè)計(jì)/177

7.4永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法/180

7.4.1新型分離磁路式永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)/181

7.4.2永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)特性計(jì)算與設(shè)計(jì)/185

7.4.3126kV分離磁路式永磁機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)/193

7.5永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制/199

7.5.1雙線圈變電流控制方法/199

7.5.2永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)間分散性分析/208

第8章 真空滅弧室的納秒連續(xù)脈沖老煉技術(shù)

8.1納秒連續(xù)脈沖老煉/216

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真空斷路器技術(shù)由于其自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，是取代SF6斷路器技術(shù)的重要選項(xiàng)。如何提高單斷口滅弧室的電壓等級(jí)，使得真空開(kāi)關(guān)用于輸電等級(jí)一直是世界范圍內(nèi)廣泛關(guān)注的問(wèn)題?！遁旊姷燃?jí)單斷口真空斷路器理論及其技術(shù)》內(nèi)容共分10章，分別介紹了長(zhǎng)觸頭間隙真空絕緣特性、大開(kāi)距真空電弧的控制和熄滅方法、弧后介質(zhì)恢復(fù)和擊穿過(guò)程、機(jī)構(gòu)關(guān)合過(guò)程和分?jǐn)噙^(guò)程的控制、滅弧室設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、納秒脈沖老煉技術(shù)等發(fā)展輸電等級(jí)真空開(kāi)關(guān)所遇到的核心問(wèn)題，也對(duì)進(jìn)一步發(fā)展高電壓等級(jí)真空斷路器提出了自己的見(jiàn)解和預(yù)測(cè)。

《輸電等級(jí)單斷口真空斷路器理論及其技術(shù)》可以為真空開(kāi)斷技術(shù)研究人員提供參考，也可以作為相關(guān)學(xué)科研究生的教學(xué)參考書(shū)籍。

輸電的基本過(guò)程是創(chuàng)造條件使電磁能量沿著輸電線路的方向傳輸。線路輸電能力受到電磁場(chǎng)及電路的各種規(guī)律的支配。以大地電位作為參考點(diǎn)(零電位）,線路導(dǎo)線均需處于由電源所施加的高電壓下,稱為輸電電壓。

輸電線路在綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等各項(xiàng)因素后所確定的最大輸送功率，稱為該線路的輸送容量。輸送容量大體與輸電電壓的平方成正比。因此，提高輸電電壓是實(shí)現(xiàn)大容量或遠(yuǎn)距離輸電的主要技術(shù)手段，也是輸電技術(shù)發(fā)展水平的主要標(biāo)志。

在輸電過(guò)程中，輸電電壓的高低根據(jù)輸電容量和輸電距離而定，一般原則是：容量越大，距離越遠(yuǎn)，輸電電壓就越高。遠(yuǎn)距離輸電等級(jí)有3、6、10、35、63、110、220、330、500、750等十個(gè)等級(jí)。

從發(fā)展過(guò)程看，輸電電壓等級(jí)大約以兩倍的關(guān)系增長(zhǎng)。當(dāng)發(fā)電量增至4倍左右時(shí),即出現(xiàn)一個(gè)新的更高的電壓等級(jí)。通常將 220千伏及以下的輸電電壓稱為高壓輸電,330～765千伏等級(jí)的輸電電壓稱為超高壓輸電,1000千伏及以上的輸電電壓稱為特高壓輸電。表中列出了輸電電壓與輸送容量、輸送距離的大致范圍。提高輸電電壓,不僅可以增大輸送容量,而且會(huì)使輸電成本降低、金屬材料消耗減少、線路走廊利用率增加。至1987年止,世界上已經(jīng)使用的交流輸電電壓達(dá)到 765千伏。1150千伏的特高壓交流輸電已經(jīng)有工業(yè)性試驗(yàn)。已建成的最大的直流輸電工程,其輸電電壓為±750千伏，輸送距離2400公里，設(shè)計(jì)輸送容量為600萬(wàn)千瓦。2100433B

中文名稱

脆性斷口

英文名稱

brittle fracture surface

定　　義

脆性斷裂引起的斷口，宏觀上呈結(jié)晶狀，微觀上則包括沿晶斷口，解理斷口或準(zhǔn)解理斷口。

應(yīng)用學(xué)科

材料科學(xué)技術(shù)（一級(jí)學(xué)科），材料科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)（二級(jí)學(xué)科），材料科學(xué)基礎(chǔ)（三級(jí)學(xué)科），材料的表征與測(cè)試（四級(jí)學(xué)科）

如圖1為斷口形貌

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