文档名：大容量抽水蓄能发电机断路器发热特性仿真与散热优化方法
摘要：过高的温升会加速真空断路器结构老化、降低机械强度,基于温升仿真分析的断路器散热优化设计对断路器性能提升具有重要意义.为此通过建立大容量抽水蓄能发电机断路器电磁仿真模型,计算不同通流情况下的电磁损耗,并基于各端面接触电阻损耗,获得总发热损耗参数.在此基础上,建立包含对流、传导、辐射热传递模式的断路器自然对流仿真模型,从增强自然对流、辐射两方面对断路器散热结构进行优化设计.研究结果表明,在通流12.5kA情况下,断路器监测点最高温升为133.7K,辐射功率占比约23%.通过增加散热片及热管,最高温升能够降低至109.5K.增大断路器部件表面发射率能够低成本实现辐射功率提升,从而将最高温升进一步降低至96.9K.通过断路器稳态通流温升实验,验证了仿真可靠性,监测点温升的仿真与实验平均误差小于2.1K.
Abstract：Excessivetemperaturerisewillacceleratetheagingofvacuumcircuitbreakersandreducemechanicalstrength.Theheatdissipationoptimizationdesignofcircuitbreakersisofgreatsignificancetothestableoperationofcircuitbreakers.Therefore,theelectromagneticsimulationmodelofcircuitbreakerusingforlargecapacitypumpedstoragewasestablished.Theelectromagneticlossof12.5kAwascalculated.Thetotallossbasedonthecontactresistancewasob-tained.Anaturalconvectionsimulationmodelofcircuitbreakerincludingconsideringconvection,conduction,andradiationwasestablished.Thentheheatdissipationstructureofcircuitbreakerwasdesignedandoptimizedtoenhancenaturalconvectionandradiation.Theresultsshowthatthemaximumtemperatureriseofthecircuitbreakeris133.7Kundertheconductioncurrentof12.5kA,andtheradiationpoweraccountsfor23%.Byaddingheatsinksandheatpipes,themaximumtemperaturerisecanbereducedto109.5K.Increasingthesurfaceemissivityofthecircuitbreakercompo-nentcanachievealow-costradiationpowerincreaseandfurtherreducethemaximumtemperatureriseto96.9K.Finally,thereliabilityofthesimulationresultsisverifiedbycarryingoutthesteady-statecurrenttemperatureriseexperimentofthecircuitbreaker.Theaverageerrorbetweenthesimulationandexperimentofthetemperatureriseofthemonitoringpointislessthan2.1K.
作者：朱琦琦 王海燕 张洋 朱彦卿 孙晋茹 杨飞 Author：ZHUQiqi WANGHaiyan ZHANGYang ZHUYanqing SUNJinru YANGFei
作者单位：河南平高电气股份有限公司,平顶山467001西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室,西安710049
刊名：高电压技术 ISTICEIPKU
Journal：HighVoltageEngineering
年，卷(期)：2024, 50(6)
分类号：
关键词：抽水蓄能断路器 稳态温升特性 自然对流 热辐射 多物理场有限元仿真
Keywords：pumpedstoragecircuitbreaker steadystatetemperaturerisecharacteristics naturalconvection thermalra-diation multi-physicsfieldfiniteelementsimulation
机标分类号：TJ430.1TN405R758.63
在线出版日期：2024年7月19日
基金项目：大容量抽水蓄能发电机断路器发热特性仿真与散热优化方法[
期刊论文] 高电压技术--2024, 50(6)朱琦琦 王海燕 张洋 朱彦卿 孙晋茹 杨飞过高的温升会加速真空断路器结构老化、降低机械强度,基于温升仿真分析的断路器散热优化设计对断路器性能提升具有重要意义.为此通过建立大容量抽水蓄能发电机断路器电磁仿真模型,计算不同通流情况下的电磁损耗,并基于各...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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