Details

Тема выпускной квалификационной работы: “Исследование отключающей способности вакуумного выключателя 10 кВ – 20 кА/ 1600А с радиальным магнитным полем”. Данная работа посвящена исследованию отключающей способности вакуумного выключателя, а также определению её величины при различных геометрических конструкциях контактной системы.Исследование проводилось в среде моделирования COMSOL MULTIPHYSICS. При помощи этого программного пакета была построена модель вакуумного выключателя: его дугогасительной камеры и контактов такими, чтобы при прохождении тока образовывалось радиальное магнитное поле. Также был произведен расчёт силы Лоренца, действующей на элктрическую дугу в межконтактном промежутке. Для этого было смоделировано электромагнитное поле в межконтактном пространстве. Было проведено две группы исследований для контактов разного радиуса, чтобы определить влияние геометрии контактов на отключающую способность. При обоих исследованиях межконтактное расстояние было идентичным.Задачи, которые рещались в ходе исследования:Изучение особенностей конструкций вакуумных выключателей с радиальным магнитным полем.Исследование характеристик материалов, из которых изготавливаются контакты в дугогасительном устройстве для подбора нужного материала контактов вакуумного выключателя 10 кВ – 20 кА/ 1600А с радиальным магнитным полем.Проведение анализа взаимодействия вакуумного выключателя с энергосистемой: анализ переходного восстанавливающегося напряжения при прохождении между контактами тока короткого замыкания. Создание математической модели электромагнитных процессов, проходящих в вакуумном выключателе.Проведение серии расчётов при различных положениях столба контрагированной дуги и различных геометрических модификациях контактов.В данной работе были определены необходимые размеры конструкции дугогасительной камеры и материала контактов – наиболее эффективно повышает отключающую способность металлокерамический спалв из меди и хрома в соотношении 30% и 70% соответственно. Была создана математическая модель электромагнитных процессов протекающих во время гашения контрагированной дуги в радиальном магнитном поле.В результате было проведено было проведено 16 расчётов отключающей способности вакуумного выключателя с радиальным магнитным полем в программном пакете COMSOL MULTIPHYSICS, приспособленного для анализа методом конечных элементов.Результаты работы могут быть применены при конструировании вакуумной дугогасительной камеры и/или сравнении отключающей способности вакуумного выключателя с выключателями других типов, рассчиттанных на напряжение 10 кВ и отключающий ток 20 кА.

Topic of the final qualification work: "Research of the breaking capacity of the vacuum circuit breaker 10 kV -20 kA / 1600A with a radial magnetic field". This work is devoted to the study of switching off the ability of a vacuum circuit breaker, as well as the concentration of its value for various geometric designs of the contact system.The study was carried out in the COMSOL MULTIPHYSICS simulation environment. With the help of this package, a model of a vacuum circuit breaker was built: its arc chute and the prerequisites for the formation of a radial magnetic field during the passage of current. The calculated Lorentz force acting on the electric arc in the intercontact gap was also produced. For this, an electromagnetic field in the intercontact space was modeled. Several groups of studies have been carried out on spores of different radii to determine the effect of geometry on breaking capacity. When considering the intercontact distance, a solution was found.Tasks that were solved in the course of the study:1. Study of design features of vacuum circuit breakers with a radial magnetic field.2. Study of materials, characteristics, from which the contacts in the arcing source are studied to select the necessary material for the rejection of a vacuum circuit breaker 10 kV - 20 kA / 1600A with a radial magnetic field.3. Carrying out the interaction of the vacuum circuit breaker with the power system: analysis of the transient recovering voltage during the passage of a short circuit current between the contacts.4. Creation of a mathematical model of electromagnetic processes taking place in a vacuum circuit breaker.5. Carrying out a series of calculations for various positions of the contracted arc column and various geometric modifications of scraps.In this work, the necessary dimensions of the design of the arc chute and the contact material were selected - the most rapidly increasing ability of the cermet alloy of copper and chromium at a price of 30% and 70%, respectively. A mathematical model of electromagnetic processes occurring during the extinguishing of a contracted arc in a radial magnetic field was created. As a result, 16 calculations of the breaking capacity of a vacuum circuit breaker with a radial magnetic field were carried out in the COMSOL MULTIPHYSICS software package adapted for finite element analysis.The results of the work can be applied in the design of a vacuum arc chute and/or reveal the breaking capacity of a vacuum circuit breaker with high-voltage circuit breakers of other types, designed for a voltage of 10 kV and a breaking current of 20 kA.

• Введение
• Глава 1. Вакуумный выключатель 1.1 Обзор существующих конструкций вакуумных выключателей
  • 1.2 Описание принципа работы вакуумных дугогасительных камер
  • 1.3 Описание физических процессов гашения дуги
• Глава 2. Предварительный выбор материалов и размеров конструкции дугогасительной камеры
• Глава 3. Анализ взаимодействия вакуумного выключателя с энергосистемой
  • 3.1 Технические характеристики вакуумного выключателя
  • 3.3 Анализ ПВН при КЗ
  • 3.3.1 Нормированные параметры ПВН при Iоткл. = Iо.ном
  • 3.3.2 Нормированные параметры ПВН при Iоткл. = 0.6Iо.ном
  • 3.3.3 Нормированные параметры ПВН при Iоткл. = 0.3Iо.ном = 0.1Iо.ном
  • 3.4 Выводы
• Глава 4. Описание математической модели электромагнитных процессов в вакуумном выключателе
  • 4.1. Описание геометрии расчетной области.
  • 4.2.Математическая модель
  • 4.3.Граничные условия
  • 4.4 Материалы конструкции
• Глава 5. Проведение серии расчетов при различных положениях столба контрагированной дуги
• Глава 6. Проведение расчетов при различных модификациях конструкции контактов.
  • Вывод по главам 5-6.
• Заключение
  • Список источников