开断速度对电磁斥力高速开断器介质恢复特性的影响

为了提高电磁斥力高速开断器的介质恢复特性,在建立电磁斥力高速开断器斥力仿真模型的基础上,优化了外部驱动电路的电气参数,获取了可以将开断速度提升至37.2 m ／s的参数方案,这个速度与爆炸辅助开断速度相当。设计了包含电流回路、强迫换流回路以及高压回路的强迫换流型介质恢复试验电路,完成了21.6、37.2 m ／s这2种开断速度条件下的介质恢复性能分析试验,并将试验结果进行对比。另外,对介质恢复过程进行了高速摄像。试验示波图和照片说明,所提电磁斥力高速开断器斥力仿真模型是正确的,提升开断速度可以有效优化电磁斥力高速开断器的介质恢复特性。     

石英砂对电磁斥力高速开断器介质恢复特性的影响

为提高电磁斥力高速开断器(HERI)的介质恢复性能,设计了石英砂灌装开断器的结构方案。搭建了包含电流回路、自然换流回路以及高压回路的介质恢复试验电路,在换流电流峰值为2.4 kA(上下波动范围3%)、介质恢复时间为60μs、加载高压为1.5 kV的电气参数条件下,完成了有、无石英砂2种方案的介质恢复性能对比试验。试验结果表明,灌装石英砂后的HERI分断速度比未灌装石英砂时降低了21.2%;然而,由于灌装的石英砂可以冷却电极,且增加了开断器腔体内的压力,因此其介质恢复强度不降反升,说明灌装石英砂的HERI方案具有更好的介质恢复性能。     

混合型限流器高压转换开关电动斥力简化计算

混合型限流器的关键部件电动斥力机构目前主要采用有限元软件仿真分析,为了能使用简单可行的解析手段分析电动斥力机构,提出了按其能量平衡方程推导出的斥力表达式,即斥力等于驱动电流的平方与等值电感对动盘位移微分的乘积,且后者在动盘运动初瞬为常数。利用加速度传感器间接测量电动斥力,结果表明等值电感与动盘位移间有线性关系。实测加速度滞后驱动电流约100μs,原因是斥力从动盘传至加速度传感器过程的机械传输时间。试验结果与理论分析一致,证明电动斥力在动盘运动初瞬全部用于产生加速度,而后随动盘速度和位移增大加速度逐渐减小。     

改进混合型限流断路器限流特性及换流电弧能量分析

混合型限流断路器兼备了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,是国际上断路器研究的新方向。为了对高di/dt电流下混合型限流断路器的换流电弧能量进行分析,在已研制出的两种混合型限流断路器样机基础上,开展了相同实验线路参数和设定动作值条件下的两种限流断路器方案的对比实验。改进方案可将电流上升率di/dt为18A/μs的短路电流限制到7.5kA,分断动作时间1ms,相比于初始方案,改进方案分断速度更快,限流能力更强。进而计算了2种方案在不同短路电流上升率下的换流电弧能量,并分析了电弧能量对触头烧蚀特性的影响。改进方案能够有效地降低换流电弧能量,减小电弧对触头的烧蚀,提高触头寿命。研究表明改进方案更适合需要多次分断高di/dt短路电流的应用场合。     

新型混合式限流断路器设计及其可靠性分析

混合式限流断路器兼备了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,是国际上断路器研究的新方向。文中提出了一种基于快速晶闸管的新型混合式限流断路器结构,并针对低压场合,开展了2kA/320V混合式限流断路器样机的设计研制工作。深入分析了限流断路器的关断可靠性,证明了关键参数设计的正确性,并对参数设计进行了优化。试验结果表明,自行研制的超高速斥力开关能够在接到分闸指令280μs时间内完成触头分离,将电流转移到由大功率快速晶闸管组成的固态开关电路上,该快速晶闸管开关电路可在最短53μs时间内实现对10kA短路电流的可靠分断。     

新型混合型限流断路器分析及试验

研究了一种基于高速斥力开关的交直流两用混合型限流断路器方案,该限流断路器在限流过程中先经过一个强迫换流过程,使得触头分离时高速斥力开关上电流减小到较小值,触头分离后再经历一个自然零电压换流过程,将斥力开关电流换流到二极管支路上.重点对限流断路器换流过程进行了理论分析及仿真,分析了其可能出现的4种分断情况.研制了400V/500A限流断路器样机,并进行了不同短路电流上升率的限流试验,验证了理论分析的正确性.     

混合型直流真空断路器触头技术——现状与发展

基于强迫换流原理的混合型直流真空断路器(hybrid direct current vacuum circuit breaker,HDCVCB)是直流开断技术的有效方式之一,其参数设计及开断能力决定于真空灭弧室的特性。介绍了混合型直流真空断路器的典型拓扑结构及其工作原理,对真空电弧理论和真空灭弧室触头结构的研究概况进行了阐述。分析了直流分断中电流波形与交流中的正弦波不同、电流下降率大、燃弧时间可控等特点,得到了其分断能力与换流电流投入时电弧形态和电极状态密切相关的结论。对不同触头结构下的真空电弧形态演化规律,不同条件下的真空灭弧室的强迫换流分断特性与介质恢复规律等实验研究工作进行了综述,最后对直流真空灭弧室的研发进行了展望。     

混合型中压直流真空断路器的研究

提出了一种基于强迫换流原理的混合型中压直流真空断路器方案。阐述了关键部件如斥力真空触头机构增强通流能力和提高初始速度的方法,脉冲功率组件串联应用和提高浪涌通流技术,避雷器的技术要求及参数设计的原则,介绍了已开展的工作。对换流过程进行了理论分析,研制了额定5 kV/6 kA断路器样机,进行了系列实验,验证了理论分析和参数选择的有效性。     

新型混合式限流断路器设计及其可靠性分析

混合式限流断路器兼备了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，是国际上断路器研究的新方向。文中提出了一种基于快速晶闸管的新型混合式限流断路器结构，并针对低压场合，开展了2 kA/320 V混合式限流断路器样机的设计研制工作。深入分析了限流断路器的关断可靠性，证明了关键参数设计的正确性，并对参数设计进行了优化。试验结果表明，自行研制的超高速斥力开关能够在接到分闸指令280μs时间内完成触头分离，将电流转移到由大功率快速晶闸管组成的固态开关电路上，该快速晶闸管开关电路可在最短53μs时间内实现对 10 kA短路电流的可靠分断。     

整流发电机出口断路器分析与设计

现代舰船中压直流电力系统中,由整流发电机组构成电源,其出口断路器保护要求为发电机侧故障时瞬动和电网侧故障时短延时耐受后再分断.本文阐述了一种基于强迫换流原理的双向混合型直流真空断路器的工作原理,重点对换流过程进行了理论和仿真分析,改进了拓扑结构.通过对换流支路阻抗的双向非对称设计,进行分流比的方向调节,优化了换流参数.研制了额定5kV/6kA断路器样机,等效试验验证了理论分析和参数选择的有效性.