- 頭條加熱器參數對操動機構箱內溫濕度有怎樣的影響規律？2022-11-19 作者：牛信強、黃婷 等 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語西安西電高壓開關操動機構有限責任公司等單位的研究人員開展高壓斷路器用彈簧操動機構加熱系統的溫濕度數值仿真研究。他們以某型彈簧操動機構為研究對象，采用數值方法對不同環境溫度時操動機構機箱內的溫濕度分布狀況進行仿真，分析加熱器環境溫度、功率、尺寸等參數對機箱內溫度分布的影響規律，為操動機構加熱器的設計提供計算依據。
西安西電高壓開關操動機構有限責任公司、西安交通大學機械制造系統工程國家重點實驗室的研究人員牛信強、黃婷、閆嬙、席雷、楊政衡，在2022年第7期《電氣技術》上撰文，針對操動機構加熱器參數設計的問題，開展高壓斷路器用彈簧操動機構加熱器的溫濕度數值仿真研究，分析環境溫度、功率、尺寸等參數對機構箱內溫度分布的影響規律。
結果表明：加熱器周圍及正上方的空氣溫度最高、相對濕度最低，隨著空氣的橫向流動，空氣溫度逐漸降低、相對濕度有所升高；環境溫度和加熱器的功率對操動機構箱體內的最低溫度、最大相對濕度及加熱器表面最高溫度的影響非常顯著；加熱器尺寸對操動機構箱體內的最低溫度和最大相對濕度的影響很小，但對加熱器表面最高溫度的影響比較顯著。
高壓斷路器是電力系統中的重要設備，操動機構是高壓斷路器的核心元件之一，其可靠性直接關系到電網的安全、穩定運行。環境溫度是影響操動機構可靠性的關鍵因素之一。當環境溫度極低時，操動機構的輸出特性會發生較大的變化，進而影響高壓斷路器、開關等的分合閘時間、速度等。我國地域遼闊，氣候差異巨大，北方嚴寒地區冬季環境溫度可降到-40℃以下，溫度對操動機構的影響更加突出，這對電網的安全、穩定運行提出了更高的要求。
目前，國內外學者已就高壓開關的設計問題展開了大量的研究，研究對象主要為高壓斷路器滅弧室、操動機構等；研究主題主要包括電壓特性、開斷特性、開斷電流、建模與仿真、可靠性分析及處理、低溫環境應對措施等。
然而，結合操動機構加熱器參數設計和環境溫度影響的研究還非常少。有研究文獻對多種典型操動機構在低溫環境下的故障問題進行了分析，并提出了一些應對措施。然而，幾乎還沒有文獻對操動機構加熱系統的優化設計開展詳細研究。
鑒于此，西安西電高壓開關操動機構有限責任公司等單位的研究人員開展高壓斷路器用彈簧操動機構加熱系統的溫濕度數值仿真研究。他們以某型彈簧操動機構為研究對象，采用數值方法對不同環境溫度時操動機構機箱內的溫濕度分布狀況進行仿真，分析加熱器環境溫度、功率、尺寸等參數對機箱內溫度分布的影響規律，為操動機構加熱器的設計提供計算依據。
圖1 彈簧機構的物理模型
研究人員發現，加熱器周圍及正上方的空氣溫度最高、相對濕度最低，隨后隨著空氣橫向的流動，空氣溫度逐漸降低、相對濕度有所升高。另外，環境溫度和加熱器的加熱功率對操動機構箱體內的最低溫度、最大相對濕度及加熱器表面最高溫度的影響非常顯著。當環境溫度從-40℃到40℃增大時，加熱器表面的最高溫度增長了3.03倍。當加熱功率從10W增大到150W，箱體內最低溫度增長了41.44%，最大相對濕度下降了58.57%，加熱器表面的最高溫度增長了2.68倍。
他們指出，在研究范圍內，加熱器尺寸的變化只對箱體內最低溫度和最大相對濕度帶來小于5%的變化；加熱器長度、寬度及高度的增大使加熱器表面的最高溫度分別降低35.05%、29.47%和16.08%。加熱器尺寸對于操動機構箱體內的最低溫度和最大相對濕度的影響很小，但對于加熱器表面最高溫度的影響比較顯著，因此需要進一步通過改變加熱器尺寸來進行加熱器參數的優化設計。
本文編自2022年第7期《電氣技術》，論文標題為“加熱器參數對操動機構箱內溫濕度影響的數值研究”，作者為牛信強、黃婷 等。
