72.5kV真空灭弧室仿真与研究

摘要

真空灭弧室是真空开关的核心器件，在中压配电领域得到广泛应用，其技术在中压领域相对比较成熟。随着配电设备技术的不断发展，智能电网的改造升级，真空开关的技术也得到快速发展，真空开关的发展方向是高电压等级、大电流等级、体积小型化、应用专业化，研究高电压等级真空灭弧室成为基础研究方向之一。论文对真空开关及真空灭弧室的国内外发展历史与现状进行了分析，对真空灭弧室的结构原理以及理论设计和方法进行阐述，以72.5kV高电压等级真空灭弧室为研究对象，分析高电压等级真空灭弧室目前存在的主要问题，进而拟定了本文的研究内容与目标。然后，通过对影响高电压等级真空灭弧室的绝缘性能、开断性能、封接结构等关键技术进行了研究，并采用CAD软件对产品的结构进行设计，利用ANSYS分析软件对陶瓷金属封接结构热应力分析、产品内部结构进行电磁场优化，最终研究了一种性能优越的高电压等级真空灭弧室，为下一步发展高电压等级真空灭弧室提供参考。
　　本文通过对真空灭弧室的基本结构进行分析，对主要零部件的作用进行功能分析，简述了真空灭弧室的基本原理，并采用分析软件ANSYS进行研究，对分析的结果进行展示；确定要研究产品的技术参数，根据技术参数要求及现有产品的设计经验，对产品的关键零部件进行设计计算，确定基本尺寸，进行结构设计；设计分析软件基本的建模及仿真过程，利用分析软件对影响产品性能的关键部分进行模拟计算及优化研究，设计出更加合理的产品结构；并设计了自动测试系统，对产品的主要参数进行自动测试，编写自动测试程序，并对测试结果和实际结果进行对比，进一步验证仿真研究的成果。产品方案将应用于实际工程中，为后续高压产品的设计提供参考。对产品的封接结构、电场结构、磁场结构进行设计分析，拟定分析流程，确定分析的方法，利用ANSYS软件对陶瓷金属封接应力分析、不同结构电场分布分析、磁场分布分析进行仿真研究，优化产品结构，设计自动检测程序对关键参数进行测试比对，验证结果满足最初的设定目标，找到解决问题的理论依据和方法。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 国内外真空开关的发展历史

1.3 真空灭弧室的发展趋势

1.4 论文研究内容及框架

第二章 真空灭弧室基本知识及分析软件介绍

2.1 真空介质的灭弧原理

2.2 真空灭弧室结构介绍

2.3 ANSYS分析软件介绍

2.4 ANSYS电磁场分析过程介绍

2.5 ANSYS电场仿真结果显示

2.6 本章小结

第三章 72.5kV真空灭弧室设计计算

3.1 概述

3.2 真空灭弧室基本参数

3.3 产品主要零件尺寸设计

3.4 初步设计方案图

3.5 本章小结

第四章 ANSYS仿真与研究

4.1 概述

4.2 ANSYS有限元分析流程

4.3 分析步骤

4.4 72.5kV真空灭弧室仿真优化

4.5 本章小结

第五章 自动测试系统设计

5.1 自动测试系统需求分析

5.2 自动测试系统流程图

5.3 自动测试系统程序代码

5.4 测试结果

5.5 本章小结

第六章 结束语

6.1 本文的主要贡献

6.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

附录