火药辅助分断式开断器分析及优化设计

现有熔断器中的高速开断器通常采用炸药爆轰产生的冲击波来进行爆破驱动,炸药在实际应用中存在破坏力强、噪声大、价格昂贵等缺陷,且炸药型开断器结构设计复杂、体积大、质量大。该文针对炸药型开断器存在的问题,设计了采用燃烧做功的火药辅助分断的新型开断器方案。为得到火药辅助分断式开断器的设计依据和优化原则,通过建立开断器的热电耦合模型和非线性动力学模型,分析了部件结构尺寸对其温升和分断特性的影响,得出关键参数的优化选取原则。最后设计了额定800 V/300 A的装置样机进行温升和分断试验,样机额定通流下的端子温升仅为39 K,功耗3.7 W;开断器刚分时间为144μs,开断平均速度可达18.5 m/s。试验结果与数值计算一致,相关研究结论可用于指导火药辅助分断式开断器的优化设计。