基于Maxwell对直流断路器吹弧装置的研究设计

基于Maxwell仿真分析软件以及电磁场理论,分析设计了直流断路器两种吹弧装置—永磁体励磁吹弧装置和线圈励磁吹弧装置,通过Maxwell对两种形式吹弧装置的磁场分布进行仿真分析,并通过试验比较两种吹弧装置的吹弧效果。研究结果表明,线圈励磁吹弧装置的吹弧效果优于永磁体励磁吹弧装置,且线圈励磁吹弧装置的吹弧磁场具有无极性的特点。     

短路电流对混合式断路器关断的影响分析

针对混合式直流断路器在短路电流上升沿就开始分断动作的特性,展开短路电流预期峰值以及时间常数对断路器分断过程的影响的分析及仿真试验。通过理论计算以及搭建仿真模型,得出在不同短路电流和时间常数情况下断路器的各项工作指标的变化。     

3KV/200A真空直流断路器的优化设计

针对直流电力系统中额定电流的分断问题,本文提出一种真空直流断路器的拓扑结构,采用自然换流原理实现电网侧额定电流的分断。同时对断路器的结构组成进行优化设计,分析自然换流关断过程,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,并在实验室搭建了300V/200A小比例试验平台,成功实现了200A电流的关断。最后实验结果与仿真拟合分析,结果证明,所提出的方案有效、可行,可用于断路器的参数的设计。     

短路脱扣器仿真计算

本文研究的短路脱扣器直接放置在直流断路器的母排上。当母排出现过载或短路电流时,短路脱扣器感应动作,直流断路器分断。短路脱扣器直接由母排感应动作,不受控制回路电源控制,大大增加了断路器的分断可靠性。本文运用电磁场分析软件Ansoft Maxwell对短路脱扣器进行仿真计算,从而验证设计的可行性与可靠性。     

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ADAMS的塑壳断路器机构与旋转式触头系统动力学分析

本文基于ADAMS分析了一种壳架电流等级为800 A的双断口塑壳断路器运动系统合闸、分闸、脱扣和再扣运动过程,并通过物理样机试验验证了该分析的正确性.研究结果表明,通过仿真计算可以准确分析断路器操作机构与触头系统的动力学特性,从而对机构进行优化获得所需要的机构运动特性和触头参数,为新型断路器设计提供理论基础;通过仿真分...     

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。     

一种混合式直流断路器设计方法

针对一种典型的混合式直流断路器,本文提出了优先进行"零电流换流过程设计",随后进行"零电压换流过程设计"的设计方法。以8 k V/4k A的混合式直流断路器为例,针对预期短路电流160 k A且短路时间常数为7 ms的工况,基于该方法成功实现了短路分断时间不超过1.8 ms且分断峰值电流不超过40 k A的设计指标。该方法对混合式直流断路器的设计具有一定的指导意义。     

旋转式双断点触头系统温度场分析与研究

本文利用ANSYS软件对一种壳架电流为1000A的直流塑壳断路器的旋转式双断点触头系统进行温度场分析，并通过物理样机试验验证了该分析的正确性。研究结果表明通过增加接触电阻模拟触头线接触可以准确分析和计算触头系统的发热特性，为设计新型断路器触头系统提供依据。     

船用低压断路器动力系统优化设计

采用虚拟样机仿真分析软件ADAMS,建立了某型号船用低压框架式断路器系统的参数化模型。通过对该船用低压断路器系统运动特性的动态仿真分析,证明了模型的正确性。针对带载合闸过程中存在的触头间易产生拉弧现象,对动力系统中各弹簧的技术参数进行设计研究分析,获得各参数对断路器系统的影响灵敏度。针对各参数灵敏度高低的不同,以动触头转动角速度为优化目标函数,完成该断路器动力系统的优化设计分析。优化后的系统缩短了触头间的燃弧时间。该分析对于提高产品的安全可靠性和使用寿命具有指导意义,也为进一步的产品开发与优化设计提供了良好的平台。     

一种双磁路大电流脱扣器及其特性仿真分析

大电流脱扣器作为断路器的核心部件,其性能直接决定断路器的分断能力。本文提出了一种双磁路大电流脱扣器,对双磁路大电流脱扣器进行了静态特性和动态特性仿真计算,并与单磁路大电流脱扣器进行了特性对比,结果证明了双磁路脱扣器需要的反力弹簧的刚度更小,且能更快的切断短路电流。     

一种混合式断路器自然换流过程改进措施

针对自然换流过程中电流转移时间过长等问题,本文提出一种采用外加高频变换磁场,利用机械开关在高频磁场中产生的感应电动势和机械开关电弧电压的叠加,以增大故障电流转移阶段中机械开关支路电压,减小电流转移时间的方案.在利用Q3D提取了机械开关支路的杂散电感的基础上,进行了改进方案的仿真分析.结果表明,所提方案能大幅缩短故障电流的转移时间,确保断路器分断的可靠性.     

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。     

单相接地电容电流的自动补偿

为消除港口供电系统中电缆线路发生单相接地后电容电流对系统的危害 ,采用“直流偏磁式自动跟踪补偿消弧装置”进行补偿。该装置可在线自动跟踪、测量电网的电容电流 ,在发生单相接地故障时自动投入补偿。     

基于ADAMS的中压直流断路器分闸运动仿真分析

根据对中压直流断路器分闸运动原理的分析,建立了中压直流断路器的动力学模型.应用弹性动力学理论,采用多体动力学机械系统仿真软件ADAMS对断路器进行分闸过程仿真分析.搭建了断路器机械特性测试回路,进行验证试验.试验结果表明,该断路器分闸动态特性试验结果与仿真结果相吻合,其性能指标能满足该断路器的设计要求.该仿真方法为中压...     

直流断路器过电流脱扣器结构优化设计

在电力系统元件中断路器承载着分断短路故障电流保护其它元器件不受损坏的作用,其中过电流脱扣器起着至关重要的作用,其结构设计的好坏制约着断路器分断过电流和短路电流的可靠性,本文研究了传统过电流脱扣器的结构设计,发现其存在吸力侧偏及调节力值范围较窄的缺点,后对其进行结构改进,解决了上述问题,并通过仿真及试验证实了优化方案的可行性.     

直流固态断路器的应用与仿真研究

本文介绍了几种典型的直流固态断路器拓扑结构,总结了各自的特点,分析了直流固态断路器的应用前景,最后设计了1500V/4000A原理样机的相关参数,并给出了样机分断仿真研究结果。     

混合式限流断路器中快速隔离组件的设计与仿真

混合式限流断路器具有机械开关良好的静态特性和固态开关无弧快速分断的动态特性,是国际上新型断路器的发展方向。本文设计了一种基于电力电子器件的双向快速隔离组件拓扑结构,在EMTP中建立了快速隔离组件的仿真模型,通过脉冲电容器电源系统的短路分断试验验证了仿真模型的正确性。     

新型限流断路器在舰船电力系统中应用分析

针对舰船直流电力系统,开展了新型限流断路器的相关研究,研制出了高速限流断路器样机并进行了短路分断的验证实验。本文还对舰船电力系统中安装直流限流断路器方式进行了应用分析,结果表明该新型直流限流断路器能够满足现代舰船大容量电网对保护设备的要求。     

一种改进型真空直流限流断路器研究

分析了强迫关断型真空直流断路器的工作原理,采用在真空灭弧室两端反并续流二极管的方法,推迟了真空灭弧室电流过零后两端反向电压出现的时间,提高了真空灭弧室电流的过零关断的可靠性。对该直流限流断路器系统进行理论分析仿真,最后进行实验,实验结果与理论分析一致,说明该限流断路器方案准确、可行。