记忆合金材料应用在12kV 3150A真空开关柜的仿真研究

发布时间：2017-03-23 16:06

  本文关键词：记忆合金材料应用在12kV 3150A真空开关柜的仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：中压开关柜是封闭式金属开关设备,随着负荷的增加,开关柜内部发热已成为电力事故中最常见故障之一。开关柜中连接部位长期运行导致老化、松动,从而使接触电阻增大是开关柜内部发热主要原因。记忆合金材料能够在加热升温后自动发生形变产生回复力,采用记忆合金材料制成垫片、弹簧应用于开关柜中,利用记忆合金材料在温度升高时发生形变来降低开关柜中电气接头以及梅花触头处的接触电阻及温升,对于提高开关柜运行时安全稳定性,具有十分重要的研究意义。本文基于记忆合金材料温度形变性,采用有限元仿真分析技术手段,对使用记忆合金垫片、弹簧的真空开关柜的温度场进行仿真分析,对仿真验证记忆合金材料降低开关柜温升的效果提供了参考。主要研究工作及结论如下:第一章,阐述论文研究背景、意义及内容。归纳总结国内外对于真空开关柜温升问题的研究现状,在此基础上,提出了本文主要研究思路与研究内容。第二章,研究了接触电阻、传热学以及有限元热分析。对于接触电阻理论,主要分析接触电阻的组成部分以及影响接触电阻的几点因素。对于传热学理论,主要分析热能传递的三种形式以及有限元热分析三种边界条件。第三章,阐述记忆合金材料的基本特性,并通过试验对记忆合金材料的回复力与温度的关系进行了研究分析,从记忆合金材料特性上分析记忆合金材料对于降低接触电阻的作用。第四章,对分别采用记忆合金垫片和普通垫片的铜排接头进行仿真分析,并根据温升试验不断调整仿真模型,使得仿真结果的最大误差不超过5%。在得到精确度较高的仿真模型的基础上,对比分析分别使用记忆合金垫片和普通垫片的铜排接头的温升,验证记忆合金垫片对于降低接头温升的效果。第五章,对分别应用记忆合金弹簧和普通弹簧的断路器的梅花触头进行仿真分析。同样先根据试验结果调整仿真模型,将仿真误差控制在5%以内,对比分析分别使用记忆合金弹簧和普通弹簧的梅花触头的温升,验证记忆合金弹簧对于降低断路器触头处温度的效果。第六章,对整个开关柜的温度场进行仿真分析,得到较为准确的仿真模型后,对比分析记忆合金材料应用在12kV3150A真空开关柜时对于降低温升的效果,检验了仿真模型的适用性以及准确性。
【关键词】：真空开关柜 记忆合金 接触电阻 温度场 仿真分析
【学位授予单位】：厦门理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM591
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 课题研究意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.4 课题的研究内容13-15
• 1.4.1 研究对象13-14
• 1.4.2 研究方法和步骤14-15
• 第二章 接触电阻理论与传热学理论15-20
• 2.1 接触电阻理论15-17
• 2.1.1 接触电阻组成部分15-16
• 2.1.2 影响接触电阻的因素16-17
• 2.2 传热学基础理论17-18
• 2.2.1 传热学概述17
• 2.2.2 传热的三种形式17-18
• 2.3 有限元热分析18-20
• 2.3.1 导热方程18-19
• 2.3.2 热分析的边界条件19-20
• 第三章 记忆合金材料的回复力试验20-26
• 3.1 记忆合金材料概述20-21
• 3.1.1 记忆合金材料的基本概念20
• 3.1.2 记忆合金材料的特性20-21
• 3.2 记忆合金材料在开关柜中的应用21-23
• 3.3 记忆合金材料的回复力试验23-25
• 3.3.1 记忆合金弹簧温度与回复力的关系试验23-24
• 3.3.2 记忆合金垫片回复力与温度的关系试验24-25
• 3.4 本章小结25-26
• 第四章 记忆合金垫片应用在铜排接头的仿真分析26-41
• 4.1 数学方程26-27
• 4.2 铜排模型27-28
• 4.3 边界条件28-29
• 4.4 接触电阻的测量29-31
• 4.5 温度场仿真结果31-32
• 4.6 大电流温升试验32-36
• 4.6.1 仿真结果与试验结果对比分析33-36
• 4.7 改进后的温度场仿真结果36-38
• 4.8 对比分析38-40
• 4.9 本章小结40-41
• 第五章 记忆合金弹簧应用在真空断路器的仿真分析41-59
• 5.1 梅花触头接触电阻测量41-42
• 5.2 1600A时触头温度场仿真分析42-46
• 5.2.1 几何体42-43
• 5.2.2 边界条件43-44
• 5.2.3 温度场仿真结果及分析44-46
• 5.3 3150A时触头温度场仿真分析46-49
• 5.4 单相断路器温度场仿真49-56
• 5.4.1 几何体49-50
• 5.4.2 边界条件50
• 5.4.3 温度场仿真结果50-52
• 5.4.4 对比分析52-56
• 5.5 三相断路器温度场仿真56-58
• 5.5.1 几何体56
• 5.5.2 边界条件56
• 5.5.3 温度场仿真结果56-57
• 5.5.4 与试验对比分析57-58
• 5.6 本章小结58-59
• 第六章 记忆合金材料应用在 12kV3150A真空开关柜的仿真分析59-68
• 6.1 开关柜模型59-60
• 6.2 边界条件60
• 6.3 温度场仿真结果60-61
• 6.4 仿真结果与试验结果对比分析61-63
• 6.5 采用记忆合金材料的开关柜温度场仿真分析63-65
• 6.6 对比分析65-67
• 6.7 本章小结67-68
• 第七章 结论与展望68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 个人简历74-75

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2 殷立庚;记忆合金材料应用在12kV3150A真空开关柜的安全节能试验研究[D];厦门理工学院;2016年

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