新型大電流開關(guān)的設(shè)計理論與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著電能消費的不斷增加和能量利用形態(tài)的高功能化，大電流技術(shù)成為在電能的生產(chǎn)、傳輸、變換、控制等方面正在迅速崛起的領(lǐng)域。本文以兩個大電流電力開關(guān)的工程項目為背景，研究了新型并聯(lián)雙斷口型真空發(fā)電機斷路器和特大電流電解鋁有載專用投切開關(guān)的設(shè)計理論與應(yīng)用。
　　 本文設(shè)計了一種基于電流轉(zhuǎn)移原理并結(jié)合相控技術(shù)的并聯(lián)雙斷口型真空發(fā)電機斷路器(Vacuum Generator Circuit Breaker，VGCB)。區(qū)別于傳統(tǒng)的設(shè)計方式，

2、本文通過采用雙滅弧室異步動作的開斷方式，可選擇不同參數(shù)的真空滅弧室進(jìn)行并聯(lián)。主滅弧室( Main Vacuum Interrupter，MVI)主要承擔(dān)額定電流，而輔助滅弧室(Auxilary VacuumInterrupter，AVI)主要承擔(dān)開斷故障電流的任務(wù)。通過適當(dāng)?shù)幕芈方Y(jié)構(gòu)布置可以實現(xiàn)兩滅弧室支路的電流分配值符合VGCB的設(shè)計要求。根據(jù)開斷電流性質(zhì)的不同，設(shè)定了VGCB在開斷負(fù)荷電流和故障電流時相應(yīng)的動作流程以減輕觸頭燒蝕。通

3、過實驗得到的額定短時耐受電流情況下電流分配，并以此為依據(jù)計算出VGCB各部分的受力情況。通過力效應(yīng)和熱效應(yīng)的綜合分析，VGCB可以實現(xiàn)在關(guān)合狀態(tài)下長期穩(wěn)定工作。
　　 通過對系統(tǒng)源、發(fā)電機源以及失步故障電流的電流變化方程分析，并結(jié)合電流轉(zhuǎn)移過程的數(shù)學(xué)模型，得到三種故障源的動態(tài)電流轉(zhuǎn)移過程變化公式，并根據(jù)仿真結(jié)果得到電流轉(zhuǎn)移過程的變化趨勢及影響因素，進(jìn)而確定MVI和AVI分閘時刻配合方式。通過電流仿真分析，新型VGCB可以實現(xiàn)在額

4、定短路開斷電流的條件下的電流轉(zhuǎn)移并且電流轉(zhuǎn)移過程與故障電流源的類型、初始電流相角、系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)、主滅弧室觸頭分離時刻等多種因素有關(guān)，突破了一些學(xué)者僅對單一電流、固定分閘時刻的電流轉(zhuǎn)移分析的局限。
　　 結(jié)合應(yīng)用研究，本文制作出并聯(lián)雙斷口型真空發(fā)電機斷路器樣機。通過測試永磁機構(gòu)分閘線圈激磁時間，提出進(jìn)一步縮短激磁時間的要求。通過電流分配實驗，證明所設(shè)計的開關(guān)回路結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)電流的合理分配。通過電流轉(zhuǎn)移試驗和仿真分析進(jìn)行對比，確定出