永磁机构真空断路器的机械特性受温度影响的研究

对永磁体、永磁机构和永磁机构真空断路器分别进行了高温试验和低温试验,通过试验验证了温度对永磁体的磁通量、永磁机构的静态吸合力和永磁机构真空断路器的机械特性参数的影响规律。结果表明:永磁体的磁通量和永磁机构的静态吸合力与温度为负相关;同时,永磁机构真空断路器的平均分闸速度、平均合闸速度、分闸线圈电流值和合闸线圈电流值与温度均为负相关。     

一种可用于12 kV高速真空断路器的侧动式机械缓冲装置

在12 kV高速真空断路器中,一般不增加合闸缓冲装置,直动式操动机构往往会造成较大程度合闸弹跳,降低使用寿命.在优化设计的基础上,研制了一种双稳态永磁机构侧动式12 kV高速真空断路器.该真空断路器合闸时间在15 ms以内,分闸时间在10ms以内,合闸弹跳时间短,分闸反弹幅值小,达到了预期的目的.     

基于线圈电流的永磁真空断路器控制方法

为使永磁真空断路器(VCB)分合闸的动作时间保持一致,实现可靠的同步关合,基于永磁机构(PMA)的动态特性,分析了动触头在不同运动阶段下的线圈电流,以及参考电流曲线的获取方法。基于Simulink控制模型,通过改进滞环控制方法有效实现了对参考电流曲线的跟踪。为检验控制算法,设计了以ARM处理器为核心的智能控制器,通过选取3种不同容量的储能电容,在150～200V电压范围内进行了断路器的分合闸实验。结果表明,基于上述控制原理设计的控制器可以有效控制断路器的动触头的行程轨迹,使动触头的运动轨迹与参考电流曲线的运动轨迹保持一致;在选定的线圈参考电流曲线下,实际断路器分合闸的动作时间的误差≤0.3ms。     

混合型快速机构真空断路器设计与试验

为了满足现代电网快速控制和保护的需求,有必要研制快速操作的快速开关设备作为执行器件。为此充分发挥斥力和永磁机构的优势,设计了电磁斥力与永磁机构构成的混合型快速机构,对机构特性进行了仿真分析,优化了机构的线圈骨架、外罩和T形衔铁等本体结构,进行了防合闸弹跳设计。在此基础上研制了快速机构,改进了真空灭弧室强度,成套了12/40.5 kV快速真空断路器样机,完成了出厂性能调试。参考现有断路器标准,制定了产品技术规范,提出了设备的技术参数,在电力工业电力设备及仪表质量检验测试中心通过了绝缘、机械、温升、短时电流耐受、开断和关合能力等性能验证试验,结果表明12 kV样机合闸时间≤10 ms,分闸时间≤3 ms,机械寿命5 000次;40.5 kV样机的合闸时间≤15 ms,分闸时间≤5 ms,机械寿命3 000次。     

35 kV侧动式高速真空断路器研究

基于侧动式机械缓冲装置对真空灭弧室合闸冲击力小,电磁斥力分闸操动机构反应时间短等优点,在大量分析和优化设计的基础上,研制一种永磁合闸、电磁斥力分闸的35 kV双稳态侧动式高速真空断路器。试验表明,该真空断路器合闸速度在10 ms以内,分闸速度在5 ms以内。解决了传统断路器难以实现快速分合闸和寿命短的缺陷问题,为行业内断路器操动机构的选择提供参考。     

配永磁机构真空断路器运动特性控制技术的研究

真空断路器的动触头运动特性对其开断能力和寿命影响很大。介绍了一种控制分闸运动特性的方法,通过控制永磁机构的分、合闸线圈的接入时间,控制分闸的的运动特性。在实验室进行了试验,验证了该方法的可行性。     

高压断路器电机机构智能控制系统研制

为满足智能电网建设对智能化设备的需求,提高高压断路器的操控性能及运行可靠性,应用现代智能控制技术的电机操动机构得到越来越多关注。针对真空断路器电机操动机构控制特点,提出一种永磁电机机构模糊免疫PID速度随动跟踪智能控制方法。为实现操动机构智能控制,研制基于DSP28335+FPGA+单片机多CPU结构全数字化伺服电机操动机构控制系统,并对断路器不同的运行状态:分/合闸操作、自动重合闸、分阶段速度调控及速度跟踪等操作分别进行测试,验证研究的控制方法及控制系统有效性。实验结果表明:该控制系统参数在PWM为10 kHz,占空比为80%时,126 kV真空断路器机械参数为:合闸时间为38 ms,分闸时间为21 ms;平均合闸速度为2.24 m/s,平均分闸速度为3.63 m/s。满足了真空灭弧室分合闸时间以及分合闸速度等参数要求,所研究的电机操动机构控制技术能够对高压真空断路器的运行状态进行有效控制。     

基于电磁驱动的40.5kV快速真空断路器研究

对快速操动机构操作方式和结构组合进行分析,利用永磁机构高可靠性、强可控性和电磁斥力机构动作速度快、触动时间短等特点,设计了一种单稳态永磁机构和双线圈斥力盘相组合的快速操动机构。利用Ansys Maxwell建立了快速操动机构的有限元模型,并进行了静态和动态仿真计算,使设计的快速操动机构满足快速真空断路器的特性需求。针对快速真空断路器合闸弹跳大的问题做了深入研究,给出了在断路器刚合点前14 mm位置处介入液压缓冲的最优方式,合闸弹跳减小为0 ms。研制出40.5 kV快速真空断路器样机,分闸时间3.6 ms,合闸时间14.6 ms,合闸弹跳0 ms,短路开断电流31.5 kA,短路关合80 kA的参数满足技术要求。样机在电力工业电力设备及仪表质量检验测试中心通过了容量试验、10 000次机械寿命、温升、绝缘等试验验证。     

10kV快速分相断路器样机研制

设计了一种分相式快速真空断路器,主要由混合式快速机构和固封极柱构成,混合式快速机构包括永磁机构和双线圈斥力机构2部分。利用Ansys Maxwell对快速机构进行了建模和有限元分析及其优化;并考虑实际产品中斥力机构的整体结构布局,对斥力部分线圈骨架材料及结构形式、有无斥力外壳支架进行了针对性的仿真优化。在仿真的基础上,研制了10 kV快速真空断路器的实验样机,并通过大量的实验验证了仿真的正确性。针对因快速机构合闸速度快导致的合闸弹跳大的问题,采用了液压缓冲装置及对其合理的结构设计来解决。最终实测其分闸时间为2.1 ms,分闸反弹小于2 mm,合闸时间为9.6 ms,合闸弹跳小于1 ms,满足国标规定和项目要求。样机在中国电科院试验站通过了包括短路关合和开断试验、机械试验、温升试验及动热稳定试验在内的多项型式试验。     

12kV真空断路器半双稳态永磁机构的设计

应用于真空断路器的永磁操动机构一般分为双稳态和单稳态永磁机构。对于单稳态永磁机构,通过调整分闸弹簧在分闸位的预拉力,可以实现对分闸特性的调节。增大预拉力可以缩短分闸时间,降低分闸弹跳,但预拉力过大会导致合闸状态时的保持合力减小,可能造成合闸的不可靠,也会对合闸动态特性造成不利影响,如合闸时间增加等。本文提出了应用于12kV真空断路器的半双稳态永磁机构的设计方法,该机构在分闸状态由较小的永磁保持力和弹簧力共同实现分闸保持。分闸位保持力大有助于抑制分闸弹跳,同时永磁保持力在动铁芯离开分闸位置后迅速减小,对合闸保持以及合闸动态特性几乎没有不利影响。利用Ansoft Maxwell软件建立永磁机构模型,进行静态和动态的仿真。根据设计结果制作实际样机,对其进行测试,实验结果验证了设计与仿真的正确性。