Исследование физических процессов в вакуумных сетевых выключателях среднего класса напряжения

Исмайлов, Эльдар Мамедбагир оглы Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

1)Проводилось исследования физических процессов происходящих в вакуумных сетевых выключателях среднего класса напряжения, до 35 кВ. 2) Исследовано влияние электрической дуги на поверхность контактов (в вакуумной камере), с приложенным магнитным полем и без него. 3) Проводились исследования динамики развития катодного слоя, для диагностики использовалась зондовая методика Ленгмюра. 4) Выяснено что при воздействии аксиального магнитного поля на горящую электрическую дугу, можно избежать преждевременное старения электродов, тем самым увеличив срок эксплуатации вакуумной камеры.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 10
1
Глава . Литературный обзор …………………………………………………………………… 14
1.1 Инициирование вакуумной дуги размыканием контактов …………………. 14
1.2 Диффузный режим горения дуги в вакууме ………………………………………. 16
1.3 Контрагированный режим горения дуги в вакууме ……………………………. 18
1.4 Влияние внешнего АМП на режимы горения разряда ……………………….. 19
1.5 Формирование катодного слоя после нуля тока в условии роста
напряжения на промежутке……………………………………………………………………….. 20
1.6 Актуальность диссертации ……………………………………………………………….. 23 Глава . Экспериментальное оборудование и методика экспериментов. ……. 24
2.1 Сильноточный вакуумный стенд ………………………………………………………. 24
2.2 Система генерации внешнего аксиального магнитного поля ……………… 30
2.3 Зондовая система для исследования параметров катодного слоя ……….. 34
Глава . Результаты экспериментов ………………………………………………………….. 43
2
3
3.1
3.1.1
3.1.2
Влияние аксиального магнитного поля на характеристики разряда……. 43 Влияние «полного»(10мс) аксиального магнитного поля………………… 43 Влияние «короткого» аксиального магнитного поля ………………………. 47
3.2
на промежутке ………………………………………………………………………………………….. 52
Динамика катодного слоя после нуля тока в условии роста напряжения
3.3 Ток среза ………………………………………………………………………………………….. 59
4
ресурсосбережение………………………………………………………………………………………. 67
ГЛАВА. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
4.1 Предпроектный анализ……………………………………………………………………… 69
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования………………….69
4.1.2 Анализ конкурентных решений ……………………………………………………… 69
4.1.3 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………… 71
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации …………………………… 74
4.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования…………………………………………………………………………………………….. 75
8
5
4.2 Инициация проекта…………………………………………………………………………… 75
4.2.1 Цели и результаты проекта…………………………………………………………….. 76
4.2.2 Ограничения и допущения проекта ………………………………………………… 76
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом ………………… 77
4.3.1 Последовательность структурных работ проекта ……………………………. 77
4.3.2 План работы ………………………………………………………………………………….. 77
4.3.3 Расчет затрат на проведение исследования …………………………………….. 79
4.3.4 Организационная структура проекта………………………………………………. 85
4.3.5 План управления коммуникациями проекта …………………………………… 86
4.3.6 Реестр рисков проекта ……………………………………………………………………. 86
4.4 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ……………………………………………. 89
4.4.1 Оценка абсолютной эффективности исследования …………………………. 89
4.4.2 Оценка сравнительной эффективности исследования …………………….. 92
Глава. Социальная ответственность………………………………………………………… 95 5.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……. 95
5.1.1 Производственная безопасность …………………………………………………….. 96
5.1.2 Утечки токсичных веществ в атмосферу ………………………………………… 99
5.1.3 Превышение уровня шума и вибрации …………………………………………. 101
5.1.4 Недостаток освещенности рабочей зоны ………………………………………. 101
5.1.5 Превышение уровня электромагнитного полей (ЭМП) …………………. 103
5.2 Опасные факторы проектируемого производственного помещения …. 104
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………… 105
5.4 Безопасность в ЧС ………………………………………………………………………….. 106
Заключение………………………………………………………………………………………………… 109 Список используемых источников: …………………………………………………………….. 112 приложение 2 …………………………………………………………………………………………….. 115

Все мы живем в век научно-технического прогресса. Наверное, уже никто из нас не представляет себе дом без света или без компьютера и, конечно же, малое количество людей задумываются, как вырабатывается и передается по сетям электроэнергия. А еще меньшее количество людей в той или иной мере знают, на какие классы напряжения делятся сети и как это работает. Если говорить вкратце, после получения электрической энергии на электростанции она передается по линиям электропередач до потребителей. Необходимо иметь возможность отключения тока в любой момент времени с целью обеспечения технического обслуживания или в случае возникновения неисправностей на участке сети. Самые большие нагрузки происходят во время переходных процессов, которые возникают при выполнении коммутационных операций и когда возникают токи повреждений или токи короткого замыкания с возникновением электрической дуги, которая негативно отражается на сроке эксплуатации оборудования. Тем не менее, аварийные ситуации происходят достаточно редко или имеют контролируемый характер благодаря многолетнему накопленному опыту, знаниям и новым технологиям, а так же практическим исследованиям в данной области. Таким образом, из всего перечня устройств отключения наиболее востребованными являются автоматические выключатели, так как позволяют вводить, выдерживать и выключать ток как в номинальных режимах, так и в аномальных режимах работы[1]. В моей работе речь пойдет об отключениях тока с помощью автоматических выключателей. Диапазон работы относится к среднему классу напряжения до 35 кВ, потому что именно для данного класса напряжения существуют наибольшее количество методов отключения, таких как отключения в воздухе, вакууме, элегазе и в масле. Перечисленные виды выключателей специализируются на отключении с возникновением между контактами электрической дуги, которая при горении рассеивает запасенную электрическую энергию электрической цепи до полного ее обнуления[1]. Более лучших видов устройств на данный момент времени, которые могли бы продуктивнее защищать оборудование и были более экономичными, а так же безопасными, не существует.
Предлагаю разобраться с видами выключателей среднего класса напряжения до 35 кВ и понять, каким образом они работают, а так же какие имеют преимущества и недостатки относительно друг друга.

Таким образом, из всей линейки разновидностей автоматических
выключателей, диапазоном работы относящегося к среднему классу
напряжения до 35 кВ, существует наибольшее количество методов отключения,
таких как отключения в воздухе, вакууме, элегазе и в масле. Перечисленные
виды выключателей специализируются на отключении с возникновением
между контактами электрической дуги, которая при горении рассеивает
запасенную электрическую энергию электрической цепи до полного ее
обнуления. Самыми перспективными на данный момент являются элегазовая и
вакуумная технология отключения. Но самым безопасным с точки зрения
эксплуатации является именно вакуумный выключатель, которому посвящено
данная работа.

Проведѐн ряд экспериментальных исследований по определению тока среза.
Средний ток среза на контактах, изготовленных методом электронно-лучевой
наплавкой составляет 5,15±0,71 А. На контактах, изготовленных методом
порошкового спекания значение тока среза составляет 4,3±1,9 А. А на
контактах, изготовленных в ИСЭ СО РАН ток среза равен 3,38±1,55 А.

Таким образом, по значению тока среза наиболее хороший результат
показывают контакты, изготовленные методом магнетронного распыления.
Однако, что бы понять, как влияет методика изготовления контактов на
характеристики вакуумного выключателя необходимо провести более глубокие
исследования, включающие в себя исследования по отключающей способности
разрядного промежутка в условиях быстро-нарастающего напряжения,
устойчивость контактных пар на холодную сварку, устойчивость к дуге (эрозия
контактов при воздействии сильноточной дуги) и т.д.

Проведен цикл исследований по влиянию аксиального магнитного поля на
процессы контроля горения дуги в вакуумной дугогасительной камере.
Наложение внешнего магнитного поля предотвращает контрагирование
разряда, в результате чего разряд горит в диффузном режиме. Кроме того,
магнитное поле уменьшает напряжение горения разряда на 20 вольт.
Приложение короткого магнитного поля, так или иначе, влияет на
характеристики разряда. Пока оно приложено, разряд функционирует в
диффузном режиме. Как только поле пропадает, разряд стремится перейти в
контрагированную форму.

В ходе проведения исследования характеристик плазмы на стадии горения
электрической дуги, эффективно себя показала система двойного

зонда Ленгмюра. Измеряемыми параметрами были: температура электронов,
ионный ток насыщения и разность потенциалов. Данный метод применим для
определения параметров плазмы в течение горения сильноточного разряда.
Однако вблизи перехода тока через ноль сигнал двойного зонда ослабевает и
становится сравним с наводками от установки. В связи с этим, для
исследования характеристик достаточно редкой плазмы (вблизи и после
перехода тока через ноль) целесообразнее использовать одиночные зонды
Ленгмюра, работающие в режиме электронного тока насыщения.
Использование данного метода позволяет восстановить концентрацию
электронной компоненты плазмы в разрядном промежутке в окрестностях нуля
тока, а так же восстановить динамику катодного слоя после перехода тока через
ноль в условиях эскалации напряжения. Показано, что концентрация
электронов в плазме вблизи нуля тока остается <1012 см-3, а средняя скорость расширения катодного слоя составляет порядка 1 мм/мкс. Проведѐн анализ научно- технического исследования в разделе «финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение», который показал что исследование является конкурентно-способным и перспективным в плане капиталовложений. В ходе сравнения характеристик аналогичных методов отключения с возникновением электрической дуги, метод гашения в вакуумном пространстве показал себя одним из лучших. В разделе «социальная ответственность», были рассмотрены все опасные для здоровья факторы, опасность которых существует при работе в лаборатории с вакуумным оборудованием. Приведены методы защиты персонала от опасных и вредных факторов. Были рассмотрены методы упреждения ЧС и средства их ликвидации.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Оптимизация разрядного контура возбуждения CuBr лазера
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Автономная следящая система для комплекса цифровой радиографии
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Диагностика дефектов в металлах на основе скин-эффекта
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Менеджер онлайн в Telegram Написать