斷路器電接觸在線補(bǔ)償?shù)姆治黾皟?yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、電力系統(tǒng)中，大容量的輸配電設(shè)備在短路情況下產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，對電器的性能和結(jié)構(gòu)影響極大。斷路器的接觸系統(tǒng)，在短路或觸頭閉合情況下涌浪電流通過時(shí)由于電流收縮形成回路而產(chǎn)生的強(qiáng)大電動(dòng)斥力作用，觸頭的接觸壓力顯著減小，可能引起觸點(diǎn)彈跳，導(dǎo)致接觸表面金屬揮發(fā)，產(chǎn)生電弧，造成觸頭的熔化或熔焊。從而影響觸頭正常工作或引起重大事故。電流越大，產(chǎn)生的電動(dòng)斥力越大。因此，這一問題特別是對結(jié)構(gòu)緊湊的低壓真空斷路器尤為重要。 為了避免設(shè)備短路或觸頭閉

2、合情況下涌浪電流通過時(shí)引起的觸點(diǎn)的彈跳，抑制觸頭的電動(dòng)斥力，本文利用電磁力的作用原理，設(shè)計(jì)了一種與觸頭柔性連接的特殊裝置，根據(jù)負(fù)載電流對觸點(diǎn)的接觸壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。電磁力的產(chǎn)生，是通過具有一定的時(shí)空分布特性的電磁場來實(shí)現(xiàn)的。因此，對斷路器電接觸在線補(bǔ)償裝置的電磁場的分析和計(jì)算是非常重要的。 本論文的主要內(nèi)容是關(guān)于斷路器電接觸在線補(bǔ)償裝置的電磁場分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)。 論文分析了斷路器電接觸系統(tǒng)在短時(shí)短路、開關(guān)閉合和斷開時(shí)的電動(dòng)

3、穩(wěn)定性。提出了斷路器電接觸在線補(bǔ)償方案，并以WP630-1.2型低壓真空斷路器為研究對象進(jìn)行在線補(bǔ)償設(shè)計(jì)。從電磁場的基本原理出發(fā)，通過麥克斯韋方程組推導(dǎo)了用有限元法計(jì)算電磁場分布的微分方程并利用有限元軟件對WP630-1.2型低壓真空斷路器的在線補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行電磁場分析和電磁力的計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，對斷路器接觸補(bǔ)償系統(tǒng)電動(dòng)力的影響因素進(jìn)行研究，分析了不同結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償系統(tǒng)的磁場分布，給出了在線補(bǔ)償系統(tǒng)電動(dòng)力與負(fù)載電流、結(jié)構(gòu)形狀、幾何參數(shù)的關(guān)系及

4、計(jì)算公式。以上研究為補(bǔ)償系統(tǒng)的的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 論文通過應(yīng)用電位-溫度理論、金屬傳導(dǎo)理論中的Wiedemann-Franz定律、牛頓公式、熱平衡方程對WP630-1.2型低壓真空斷路器的電接觸及其在線補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行了正常穩(wěn)態(tài)、短路暫態(tài)運(yùn)行情況下的熱分析，結(jié)果證明了斷路器電接觸及補(bǔ)償系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)及短時(shí)短路浪涌電流通過時(shí)的溫升沒有超過其極限允許溫度，具有良好的熱穩(wěn)定性。 論文的另一部分工作是利用ANSYS的APD

5、L模塊，基于VB編程平臺，開發(fā)了有限元模擬可視化軟件。在磁場力、熱分析的基礎(chǔ)上對補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到各個(gè)參數(shù)對磁場力的影響，建立了在一定約束限制下，以電磁力為目標(biāo)的參數(shù)可視優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析提供了新的途徑和方法。 論文通過對真空斷路器的電接觸在線補(bǔ)償系統(tǒng)的理論分析、計(jì)算及實(shí)驗(yàn)研究，證明了在線補(bǔ)償系統(tǒng)對抑制真空斷路器接觸系統(tǒng)閉合時(shí)觸頭的彈跳，減小閉合觸點(diǎn)間的動(dòng)態(tài)電阻，加快觸點(diǎn)斷開速度，有效提高其分?jǐn)嗫煽?/p>