故障電流激勵型混合式開關的設計與分析.pdf

1、隨著我國智能電網(wǎng)建設的快速發(fā)展，人們對電氣設備智能化的需求不斷提高，電網(wǎng)的容量也越來越大。電力開關作為電力系統(tǒng)中用來關合、開斷電網(wǎng)中的負載電流和短路電流的核心設備，其可靠性、動作性能等要求越來越高?；跍u流原理的斥力操動機構分合閘動作迅速、可靠性高、應用場合廣泛，已經(jīng)逐漸成為當今社會的研究熱點。
　　基于斥力機構分合閘速度快的特點，本文設計了一種新型的故障電流激勵型快速斷路器，采用從母線分流的方式作為勵磁電流，由雙線圈串聯(lián)式斥力機

2、構和永磁機構構成混合式機構，這種新型勵磁方式的混合式斷路器不需要邏輯判斷和電容儲能系統(tǒng)，具有自發(fā)快速性，其分斷快速性直接與短路電流大小成比例關系，響應速度快，動作速度快。
　　論文對新型機構進行了仿真分析及優(yōu)化，建立了混合式開關的數(shù)學模型，利用AnsysWorkbench分析了斥力機構的溫升以及匝間電壓并進行了一系列優(yōu)化，考慮了額定負載下斥力機構線圈溫升和匝間電壓，保證機構熱穩(wěn)定性和絕緣可靠性，仿真發(fā)現(xiàn):通過增大線圈橫截面積尺寸的

3、方法可以有效降低穩(wěn)態(tài)溫升;而為保證斥力出力更大，增加線圈匝數(shù)并不會提高穩(wěn)態(tài)溫升。結合理論計算，確定了斥力機構結構參數(shù)，同時通過電磁場仿真，分析了斥力的出力效應，保證其可靠動作。
　　考慮到在實際分閘過程中，短路電流的開斷會使得斥力機構提前失去斥力，可能出現(xiàn)分閘失敗的問題，本文先通過仿真找出了最苛刻的分閘情況，分析了通過優(yōu)化電流冗余量和分閘簧初始力避免電流提前開斷的方法，并保證了當短路電流過大出現(xiàn)第一過零點提前開斷的問題時，機構剛分

4、后可以在慣性和分閘彈簧的作用下完成分閘過程。討論了自激型混合式斷路器分閘動作機制，應用了永磁機構輔助分閘的方法，其動作信號由繼電保護系統(tǒng)給出，當系統(tǒng)需要斷路器動作時，永磁機構每次均跟隨動作，從而在短路電流不能達到自行分斷閾值或者需要過載保護情況時輔助完成分閘動作。
　　最后本文在仿真分析基礎上，制作了一臺故障電流激勵型混合式快速斷路器實驗樣機，通過實驗數(shù)據(jù)和波形驗證了機構在設定的短路閾值2.4kA下可以成功地、快速地完成不同情況下