開關(guān)設(shè)計(jì)基本計(jì)算參數(shù)

1、羅寶SF6開關(guān)設(shè)計(jì)基本計(jì)算參數(shù)一、電場分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)絕緣是電器設(shè)備結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，通過電場分析并采用cae手段優(yōu)化設(shè)計(jì)可以既經(jīng)濟(jì)合理又安全可靠的解決c-gis中的絕緣問題。1、sf6氣體間隙絕緣的工程計(jì)算開關(guān)柜應(yīng)用的主要是稍不均勻電場結(jié)構(gòu)，當(dāng)sf6間隙中的最大場強(qiáng)達(dá)到某一數(shù)值eb時(shí)，間隙擊穿。擊穿電壓ub=´eb´d為絕緣利用系數(shù)，為間隙中平均場強(qiáng)eav與最大場強(qiáng)emax之比，d為sf6間隙距離，eb在作粗略估算時(shí)可用下表的工程擊穿場強(qiáng)ebt值=500;" onmousewheel="returnbbimg(this)">將12kv

2、產(chǎn)品的額定絕緣水平值作為擊穿電壓，設(shè)充氣壓力p=0.035mpa（abs），結(jié)合柜內(nèi)電極結(jié)構(gòu)的變化，取值定為為0.250.5，則按50hz工頻耐壓計(jì)算出的間隙距離為3.352.17cm；取最大值3.35 cm按雷電沖擊電壓計(jì)算出的間隙距離為4.282.64cm。取最大值4.28 cm2、sf6沿面絕緣的工程計(jì)算當(dāng)sf6沿面絕緣結(jié)構(gòu)中的最大場強(qiáng)達(dá)到某一數(shù)值ef時(shí)，發(fā)生閃絡(luò)。閃絡(luò)電壓為：uf=´ef´d為絕緣利用系數(shù)(0.250.5)，d為sf6間隙距離ef在作粗略估算時(shí)可用下表的工程擊穿場強(qiáng)eft值500)this.style.width=500;" onmouse

3、wheel="returnbbimg(this)">同上條件，可得:50hz工頻耐壓下的爬電距離為5.513.25cm；雷電沖擊電壓下的爬電距離為6.854.42cm。3、cae技術(shù)電場分析及優(yōu)化 上述計(jì)算僅提供了c-gis絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初值。更細(xì)致的設(shè)計(jì)應(yīng)該基于對(duì)電場強(qiáng)度的計(jì)算和優(yōu)化。以下是對(duì)c-gis母聯(lián)器進(jìn)行電場分析的實(shí)例。圖1所示為母聯(lián)器及安裝示意結(jié)構(gòu)。套管采用環(huán)氧樹脂材料，一側(cè)處于sf6氣體中；另一側(cè)處于空氣中，圖中顯示為未并柜，主母線未與旁柜連同的工況。因套管附近電場區(qū)域基本圍繞棒狀母線進(jìn)行軸對(duì)稱型分布，故可簡化為在穿過中心軸線的平面中取對(duì)稱軸上半部分電場

4、區(qū)域進(jìn)行計(jì)算。500)this.style.width=500;" onmousewheel="returnbbimg(this)">3)螺釘坎件,電位等于地。4)金屬安裝法蘭（用于使套管與柜體相連），電位等于地。產(chǎn)品充氣壓力為0.035mpa（環(huán)境溫度20時(shí)）。施壓按雷電沖擊耐壓峰值85kv計(jì)算，sf6氣體相對(duì)介電常數(shù)為1.002，環(huán)氧樹脂材料的介電常數(shù)為3.5。圖2為所獲得的優(yōu)化結(jié)構(gòu)下的電場分布圖。圖 1.凸面Eabs 值分布曲線          圖 2.凸面Ea

5、bs 分布云圖在電場計(jì)算中，可以直觀得到電場強(qiáng)度的局部極值點(diǎn)，通過改變局部形狀、布置等結(jié)構(gòu)要素，去降低最大場強(qiáng)值，并使固體絕緣件表面的路徑與電力線盡量平行等，使實(shí)際電場場強(qiáng)比該氣壓下sf6氣體的擊穿場強(qiáng)留有一定裕度，可確定其絕緣具體結(jié)構(gòu)。3、操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械特性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)該產(chǎn)品斷路器配用彈簧操作機(jī)構(gòu)，對(duì)機(jī)構(gòu)的分析主要是實(shí)現(xiàn)斷路器合、分閘運(yùn)動(dòng)的機(jī)械動(dòng)力學(xué)方面的計(jì)算。3.1機(jī)械特性分析目的為獲得斷路器觸頭合、分運(yùn)動(dòng)的優(yōu)化機(jī)械行程特曲線、機(jī)構(gòu)完成既定運(yùn)動(dòng)后的剩余能量，以及機(jī)構(gòu)桿件間傳遞的機(jī)械利益和效率。機(jī)構(gòu)cae數(shù)學(xué)模型的建立在滅弧室結(jié)構(gòu)一定的情況下，分閘速度（行程特性曲線）是斷路器的開斷性能的決

6、定性因素，所以對(duì)斷路器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)從分閘特性入手，當(dāng)分閘特性滿足后，再對(duì)合閘運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析，并從動(dòng)力配合角度對(duì)分合閘特性進(jìn)行優(yōu)化。3.1.2斷路器分閘特性的分析1：負(fù)載特性曲線的確定，初步由真空滅弧室的要求來確定；本斷路器真空滅弧室第二步：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：使斷路器觸頭開距得以滿足，且解決觸頭變直問題及提高傳動(dòng)效率問題等；第三步：運(yùn)動(dòng)分析，通過操作機(jī)構(gòu)輸出大軸和動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)的匹配，得到分閘速度和輸出大軸與油緩沖碰撞速度；第四步：動(dòng)力分析，通過優(yōu)化確定分閘簧和觸頭簧所要提供的能量，利用輸出速度曲線作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。經(jīng)驗(yàn)分析結(jié)果分閘速度為6.5m/s，（開距為15mm）,后實(shí)測分閘速度為6.

7、3m/s，滿足設(shè)計(jì)要求。3.1.3斷路器合閘特性的分析第一步：負(fù)載特性曲線的確定，初步由分閘簧和觸頭簧及合閘電動(dòng)力對(duì)操作機(jī)構(gòu)的要求來確定；第二步：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：保證觸頭在以接觸后就能可靠地接觸第三步：運(yùn)動(dòng)分析，使斷路器觸頭合閘速度得以滿足，一方面從降低機(jī)械應(yīng)力和沖擊的角度出發(fā)，另一方面要較高的合閘速度來減小預(yù)擊穿時(shí)間，減小觸頭磨損量；第四步：動(dòng)力分析，通過優(yōu)化合閘能量，對(duì)臨界反彈合閘速度進(jìn)行分析，解決彈跳問題等。500)this.style.width=500;" onmousewheel="returnbbimg(this)">其優(yōu)化分析結(jié)果

8、見圖4，從圖中可查到合閘前10ms時(shí)，合閘速度為6m/s,，滿足設(shè)計(jì)要求。3.2機(jī)構(gòu)可靠性分析主要內(nèi)容：（1）分析機(jī)構(gòu)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)和影響受力，降低強(qiáng)烈的沖擊變形，解決機(jī)械強(qiáng)度和剛度的問題，（2）合成凸輪輪廓并研究相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，優(yōu)化計(jì)算的結(jié)論如下：（1）合閘能量降低了60；（2）傳動(dòng)效率提高了30；（3）凸輪的受力從200000n降至62000n以下（見圖5）,從根本上解決凸輪滾子和凸輪的壽命問題。500)this.style.width=500;" onmousewheel="returnbbimg(this)">4、氣室結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化分析氣室作為c-gis組件的

9、安裝基礎(chǔ)，以及考慮密封受壓的設(shè)計(jì)壓力條件，及內(nèi)部燃弧故障工況的承壓等，需要對(duì)氣室剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。氣室由薄板構(gòu)成的，通常采用加強(qiáng)板厚和加強(qiáng)筋的方法來提高強(qiáng)度，通過分析計(jì)算才能確定氣室的板件厚度、加強(qiáng)筋的截面和布置位置、方式等。圖6為氣室一端側(cè)面在設(shè)計(jì)壓力條件下的形變計(jì)算結(jié)果。氣室最大變形在0.35mm以下。500)this.style.width=500;" onmousewheel="returnbbimg(this)">5、結(jié)論 我公司羅寶開關(guān),全部零部件采用三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)pro/e（cad），關(guān)鍵結(jié)構(gòu)均通過cae工具分析計(jì)算，在電場、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),使產(chǎn)品具有