新型混合式限流熔断器设计分析

基于电弧触发的混合式限流熔断器方案,采用电弧触发器取代了现有混合式限流熔断器中的电子检测控制装置,分析该方案限流过程中的关键技术,设计研制样品.模拟短路限流试验验证分析设计的正确性,结果表明,基于电弧触发的混合式限流熔断器可靠性高、结构紧凑、限流能力强,具有广泛的应用前景.     

高速电磁斥力机构的基本原理与仿真分析

混合型限流断路器是现代直流电力系统有效的短路保护设备,其中用于驱动高速限流断路器机械触头高速分闸的电磁斥力机构性能决定了混合型限流断路器的限流水平及分断的可靠性。分析了电磁斥力机构的工作原理,通过理论推导得到了电磁斥力的解析表达式,在此基础上得到其运动方程。介绍了电磁斥力机构的瞬态场有限元仿真方法,建立了1000 V/400 A样机的仿真模型,样机试验结果验证了理论分析与仿真计算的正确性,为电磁斥力机构的进一步优化设计打下坚实基础。     

新型强迫换流型真空直流限流断路器研究

研究了基于强迫换流原理的真空直流限流断路器,利用与真空灭弧室反并二极管的续流作用使真空灭弧室电流过零后得到零电压介质恢复时间.真空灭弧室由高速电磁斥力机构驱动,反向强迫关断电流由预充电的LC回路产生,采用氧化锌压敏电阻限制关断过程出现的过电压.建了断路器的EMTP仿真模型,对短路和额定关断过程进行仿真分析,比较了仿真与试验结果的电流、电压波形,两者具有很高的一致性.     

舰船电力系统大容量限流保护装置研究

根据舰船电力系统的特点和特殊环境要求,研制了一种爆炸活塞式大容量限流保护装置,并设计了额定640 V/2 000 A的工程样机,进行高速开断器的分断试验和整机限流试验。试验结果表明:高速开断器能在分断信号发出后150μs内分断,分断速度达到了33 m/s;整机可将预期峰值100 kA,时间常数4.17 ms的短路电流限制在14.5 kA内。     

新型高速触头操动机构的设计及实验分析

设计了一种基于电磁斥力机构和单线圈双稳态永磁操动机构的新型高速触头操动机构，研制了原理样机，运用Ansoft有限元仿真软件对电磁斥力机构进行了建模仿真，实验结果表明该触头操动机构能够在分断动作信号发出约200μs后使动、静触头分离，触头开距为16mm。     

电磁斥力机构中驱动电容参数对触头初始电气间隙的影响

混合型限流断路器采用电磁斥力机构作为机械触头的高速驱动机构,为了进一步提高混合型限流断路器分断的可靠性,本文采用理论分析结合有限元仿真的方法,分析了电磁斥力机构驱动电容参数对电磁斥力的影响。研究表明在电磁斥力机构脉冲驱动电容储能相等的情况下,小容量高充电电压的驱动电容能够使机械触头在运动初期形成更大的开距,提高断路器关断时过电压的承受能力。样机试验结果证明研究结论的正确性。     

热管散热器的实验研究及温度场数值模拟

为了提高真空断路器额定载流密度,对端子处安装了毛细结构热管散热器的铜排通流2200A,进行了温度分布情况实验研究。通过PT1000热敏电阻探头测得的各部分温度分布情况,分析了在加装热管后的散热效果。对热管散热的换热过程进行理论分析,建立数学模型。结果表明,计算得到的温度分布情况与实验测得的数据吻合度较高,为提高散热性能提供了参考依据。     

4kV/400A真空直流断路器设计

针对4000 V/400 A船舶直流电力系统中额定电流的分断问题,提出一种混合型真空直流断路器的拓扑结构,采用强迫换流原理实现电网侧额定电流的分断。对断路器的结构组成进行设计,分析强迫关断过程,通过计算得到关断参数。通过EMTP仿真软件对关断过程进行仿真,得到仿真波形,在实验室搭建了试验平台,实现了400A电流的关断。试验结果证明,所提出的方案有效、可行。     

基于铜排的新型短路保护用大电流传感器的分析与设计

由于含有铁芯,现有保护装置上铜排用大电流传感器传感器笨重,繁杂并且占用较大体积。这对珍贵的船用空间十分不利。考虑到大电流时铜排周边能对传感器形成大干扰的可能性较小的缘故,提出用固定在铜排特殊位置上的单一芯片替代一整圈铁芯的电流测量方案。本文从霍尔传感器的基本原理出发,用有限元软件分析从实际角度考虑了霍尔芯片的摆放位置,并用试验验证了仿真的准确性。在此基础上,分析了干扰源对其产生的各种影响。最后得出结论:可以仅使用放置在特定位置上的霍尔芯片的方法测量特定铜排上的大电流,这样节省了大量体积。     

基于高速限流重合闸装置的舰船直流电网选择性保护方法

舰船电网电气传输距离短,短路电流沿线路衰减很小,高上升率的短路电流往往会使上下两级开关同时动作,导致选择性保护失效。本文在舰用300A和1000A塑壳开关电磁脱扣器特性曲线基础上,分析了舰船电网电流原则选择性保护失效的原因,提出了一种基于高速限流重合闸装置——HLB的选择性保护方法。故障时,通过HLB的快速限流,避免了上级开关动作,故障支路开关跳开后,HLB快速重合闸恢复对无故障支路的供电,实现系统的选择性保护。实验证明该方法可以将预期峰值100kA,时间常数为7ms的短路电流限流在15.4kA,故障切除后50ms内重合闸恢复对非故障支路的供电,实现电网的选择性保护。