В данной выпускной работе изложен подход к конструированию контактной системы вакуумной дугогасительной камеры на основе этапа моделирования геометрии и мультифизических процессов, происходящих внутри коммутационной камеры высоковольтного вакуумного выключателя. Для научного обоснования подходов к моделированию работа начинается с обзора и анализа литературы по теме. Приводятся конструктивные доводы, касательно выбора ВДК в качестве объекта исследования и её номинальных значений токов и напряжений. Даны объяснения принципам горения дуги в парах металлов в вакууме, особенностям дугогашения при номинальном токе отключения 31,5 кА. Изучено влияние аксиального и радиального магнитных полей на электрическую дугу и поверхности дугогасительных контактов, после чего сделан обоснованный выбор AMF-системы для данного случая. Рассчитаны размеры геометрических частей контактной системы для заданных параметров. Для повышения эффективности устройства предлагаются некоторые улучшения в геометрии модели, затрагивающие уменьшение износа контактов, работу привода подвижного контакта и повышение отключающей способности выключателя. Построена модель дугогасительной системы в САПР AutoCAD. Произведены выбор и задание исходных параметров для полученной геометрии, таких как нормированные параметры, физические материалы контактной системы и граничные условия для моделирования электрических, магнитных и тепловых процессов в программе COMSOL Multiphysics. Представлены графики распределения электрических токов, магнитных полей и теплового распределения в контактной системе. Рассчитаны номинальные параметры переходного восстанавливающегося напряжения для различных режимов взаимодействия вакуумного выключателя с энергосистемой.

This final work outlines an approach to designing a contact system for a vacuum arcing chamber based on the stage of modeling geometry and multiphysical processes occurring inside the switching chamber of a high-voltage vacuum circuit breaker. For the scientific substantiation of approaches to modeling, the work begins with a review and analysis of the literature on the topic. Constructive arguments are given regarding the choice of VAC as an object of study and its nominal values of currents and voltages. Explanations are given to the principles of arc burning in metal vapors in a vacuum, the features of arc suppression at a rated breaking current of 31,5 kA. The effect of axial and radial magnetic fields on the electric arc and the surfaces of the arcing contacts is studied, after which a reasonable choice is made for the AMF-system for this case. The dimensions of the geometric parts of the contact system for the given parameters are calculated. To improve the efficiency of the device, some improvements in the geometry of the model are proposed, affecting the reduction of contact wear, the operation of the drive of the movable contact and the increase of the breaking capacity of the circuit breaker. The model of an arc extinguishing system in CAD AutoCAD. The initial parameters for the obtained geometry were selected and set, such as normalized parameters, physical materials of the contact system, and boundary conditions for modeling electrical, magnetic, and thermal processes in the COMSOL Multiphysics program. The graphs of the distribution of electric currents, magnetic fields and thermal distribution in the contact system are presented. The rated parameters of the transient recovery voltage are calculated for various modes of interaction of the vacuum circuit breaker with the power system.

• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ВДК НА СРЕДНИЙ И ВЫСОКИЙ КЛАССЫ НАПРЯЖЕНИЯ
• 1.1. Вакуумные дугогасительные камеры и их конкуренты на рынке коммутационных аппаратов
• Регламентирующий стандарт МЭК «IEC 60376:2018» о технических условиях на элегаз для электротехнического оборудования является доработанной версией стандарта 2005 года; прекратит своё действие не раньше 2022 года. IEC 60376:2018 устанавливает стандарт ...
• Источник [2].
• 1.2 . Особенности горения дуги в вакуумных выключателях
• 1.3 . Особенности гашения дуги в вакуумных выключателях
• 1.3.1. Контактная система вакуумной дугогасительной камеры
• 1.4. Причины и следствия явления перенапряжений в ВДК
• 1.4.1. Повышение надёжности высоковольтных выключателей
• ВЫВОДЫ
• ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
• 2.1. Цель исследования
• 2.2. Постановка задачи
• 2.3. Базовые технические характеристики дугогасительного устройства
• 2.4. Построение геометрии КС в САПР AutoCAD 2019
• ВЫВОДЫ (1)
• ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА И МАГНИТНОГО ПОТОКА В ВДК 60 КВ, 31,5 КА ПРИ ЗАМЫКАНИИ НОМИНАЛЬНОГО ТОКА ОТКЛЮЧЕНИЯ В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ COMSOL MULTIPHYSICS 5.5®
• 3.1. Импорт модели и задание исходных параметров
• 3.2. Проведение исследования контактной системы
• ВЫВОДЫ (2)
• ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗИМОДЕЙСТВИЯ ВАВ 110-31.5 С ПИТАЮЩЕЙ СЕТЬЮ
• 4.1. Технические характеристики и эксплуатационные требования, предъявляемые к ВАВ 110-31.5
• 4.2. Анализ переходного восстанавливающего напряжения при коротких замыканиях
• 4.2.1. Номинальные параметры ПВН при токе отключения, равном Iо.ном.
• 4.2.2. Номинальные параметры ПВН при токе отключения, равном 0,1Iо.ном.
• 4.3. Расчёт ПВН и его номинальных характеристик при неудалённом коротком замыкании (НКЗ)
• 4.3.1. Расчёт ПВН при степени неудалённости НКЗ p* = 0,9
• 4.3.2. Расчёт ПВН при степени неудалённости НКЗ p* = 0,3
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• Список литературы