故障電流激勵(lì)型混合式開關(guān)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，人們對(duì)電氣設(shè)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(guān)作為電力系統(tǒng)中用來關(guān)合、開斷電網(wǎng)中的負(fù)載電流和短路電流的核心設(shè)備，其可靠性、動(dòng)作性能等要求越來越高?；跍u流原理的斥力操動(dòng)機(jī)構(gòu)分合閘動(dòng)作迅速、可靠性高、應(yīng)用場(chǎng)合廣泛，已經(jīng)逐漸成為當(dāng)今社會(huì)的研究熱點(diǎn)。
　　基于斥力機(jī)構(gòu)分合閘速度快的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種新型的故障電流激勵(lì)型快速斷路器，采用從母線分流的方式作為勵(lì)磁電流，由雙線圈串聯(lián)式斥力機(jī)

2、構(gòu)和永磁機(jī)構(gòu)構(gòu)成混合式機(jī)構(gòu)，這種新型勵(lì)磁方式的混合式斷路器不需要邏輯判斷和電容儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有自發(fā)快速性，其分?jǐn)嗫焖傩灾苯优c短路電流大小成比例關(guān)系，響應(yīng)速度快，動(dòng)作速度快。
　　論文對(duì)新型機(jī)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析及優(yōu)化，建立了混合式開關(guān)的數(shù)學(xué)模型，利用AnsysWorkbench分析了斥力機(jī)構(gòu)的溫升以及匝間電壓并進(jìn)行了一系列優(yōu)化，考慮了額定負(fù)載下斥力機(jī)構(gòu)線圈溫升和匝間電壓，保證機(jī)構(gòu)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(huì)提高穩(wěn)態(tài)溫升。結(jié)合理論計(jì)算，確定了斥力機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，同時(shí)通過電磁場(chǎng)仿真，分析了斥力的出力效應(yīng)，保證其可靠動(dòng)作。
　　考慮到在實(shí)際分閘過程中，短路電流的開斷會(huì)使得斥力機(jī)構(gòu)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(dāng)短路電流過大出現(xiàn)第一過零點(diǎn)提前開斷的問題時(shí)，機(jī)構(gòu)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(dòng)作機(jī)制，應(yīng)用了永磁機(jī)構(gòu)輔助分閘的方法，其動(dòng)作信號(hào)由繼電保護(hù)系統(tǒng)給出，當(dāng)系統(tǒng)需要斷路器動(dòng)作時(shí)，永磁機(jī)構(gòu)每次均跟隨動(dòng)作，從而在短路電流不能達(dá)到自行分?jǐn)嚅撝祷蛘咝枰^載保護(hù)情況時(shí)輔助完成分閘動(dòng)作。
　　最后本文在仿真分析基礎(chǔ)上，制作了一臺(tái)故障電流激勵(lì)型混合式快速斷路器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波形驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)在設(shè)定的短路閾值2.4kA下可以成功地、快速地完成不同情況下