斷路器電接觸在線補償?shù)姆治黾皟?yōu)化設計.pdf

1、電力系統(tǒng)中，大容量的輸配電設備在短路情況下產(chǎn)生很大的電動力，對電器的性能和結構影響極大。斷路器的接觸系統(tǒng)，在短路或觸頭閉合情況下涌浪電流通過時由于電流收縮形成回路而產(chǎn)生的強大電動斥力作用，觸頭的接觸壓力顯著減小，可能引起觸點彈跳，導致接觸表面金屬揮發(fā)，產(chǎn)生電弧，造成觸頭的熔化或熔焊。從而影響觸頭正常工作或引起重大事故。電流越大，產(chǎn)生的電動斥力越大。因此，這一問題特別是對結構緊湊的低壓真空斷路器尤為重要。 為了避免設備短路或觸頭閉

2、合情況下涌浪電流通過時引起的觸點的彈跳，抑制觸頭的電動斥力，本文利用電磁力的作用原理，設計了一種與觸頭柔性連接的特殊裝置，根據(jù)負載電流對觸點的接觸壓力進行動態(tài)補償。電磁力的產(chǎn)生，是通過具有一定的時空分布特性的電磁場來實現(xiàn)的。因此，對斷路器電接觸在線補償裝置的電磁場的分析和計算是非常重要的。 本論文的主要內容是關于斷路器電接觸在線補償裝置的電磁場分析及優(yōu)化設計。 論文分析了斷路器電接觸系統(tǒng)在短時短路、開關閉合和斷開時的電動

3、穩(wěn)定性。提出了斷路器電接觸在線補償方案，并以WP630-1.2型低壓真空斷路器為研究對象進行在線補償設計。從電磁場的基本原理出發(fā)，通過麥克斯韋方程組推導了用有限元法計算電磁場分布的微分方程并利用有限元軟件對WP630-1.2型低壓真空斷路器的在線補償系統(tǒng)進行電磁場分析和電磁力的計算。在此基礎上，對斷路器接觸補償系統(tǒng)電動力的影響因素進行研究，分析了不同結構的補償系統(tǒng)的磁場分布，給出了在線補償系統(tǒng)電動力與負載電流、結構形狀、幾何參數(shù)的關系及

4、計算公式。以上研究為補償系統(tǒng)的的參數(shù)優(yōu)化設計提供了依據(jù)。 論文通過應用電位-溫度理論、金屬傳導理論中的Wiedemann-Franz定律、牛頓公式、熱平衡方程對WP630-1.2型低壓真空斷路器的電接觸及其在線補償系統(tǒng)進行了正常穩(wěn)態(tài)、短路暫態(tài)運行情況下的熱分析，結果證明了斷路器電接觸及補償系統(tǒng)在正常運行時及短時短路浪涌電流通過時的溫升沒有超過其極限允許溫度，具有良好的熱穩(wěn)定性。 論文的另一部分工作是利用ANSYS的APD

5、L模塊，基于VB編程平臺，開發(fā)了有限元模擬可視化軟件。在磁場力、熱分析的基礎上對補償系統(tǒng)進行參數(shù)優(yōu)化設計，得到各個參數(shù)對磁場力的影響，建立了在一定約束限制下，以電磁力為目標的參數(shù)可視優(yōu)化設計的數(shù)學模型。為結構設計與分析提供了新的途徑和方法。 論文通過對真空斷路器的電接觸在線補償系統(tǒng)的理論分析、計算及實驗研究，證明了在線補償系統(tǒng)對抑制真空斷路器接觸系統(tǒng)閉合時觸頭的彈跳，減小閉合觸點間的動態(tài)電阻，加快觸點斷開速度，有效提高其分斷可靠