10kV高速組合式開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析.pdf

1、近些年來(lái)，伴隨我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量的要求也越發(fā)嚴(yán)格。斷路器作為電網(wǎng)中的最重要的保護(hù)和控制裝置，其動(dòng)作時(shí)間、可靠性等要求也變得越來(lái)越高。電力系統(tǒng)中高速斥力開(kāi)關(guān)由于其開(kāi)關(guān)動(dòng)作速度快、高通流等特點(diǎn)逐漸成為研究熱點(diǎn)。
　　斥力機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是勵(lì)磁時(shí)間短，起動(dòng)速度快，而出力持續(xù)時(shí)間較短，且隨著行程增大，輸出功明顯降低。永磁機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是在機(jī)構(gòu)的合/分閘位置有很好的保持特性，但反應(yīng)速度較慢。基于這兩種機(jī)構(gòu)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，本文研究的是

2、一種組合式操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中斥力機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)快速分閘，永磁機(jī)構(gòu)用于合閘以及機(jī)構(gòu)合/分閘位置的保持。
　　在以往研究中，快速開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要集中在斥力機(jī)構(gòu)線圈盤(pán)及外電路優(yōu)化設(shè)計(jì)上，主要包括線圈尺寸、線圈盤(pán)距離、外電路電壓、電容等。在本文研究中，筆者通過(guò)Ansoft電磁場(chǎng)分析軟件，建立了斥力永磁組合型機(jī)構(gòu)的靜、動(dòng)態(tài)仿真模型。仿真發(fā)現(xiàn)斥力盤(pán)線圈骨架材料、結(jié)構(gòu)形式以及斥力機(jī)構(gòu)外殼等設(shè)計(jì)因素對(duì)斥力機(jī)構(gòu)的效率同樣具有很大的影響。在斥力部分優(yōu)

3、化分析中，設(shè)計(jì)了一種效率更高的線圈-線圈式斥力結(jié)構(gòu)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線圈-銅盤(pán)式結(jié)構(gòu)，同時(shí)提出一種純鐵和環(huán)氧樹(shù)脂混合結(jié)構(gòu)形式的線圈骨架，這些設(shè)計(jì)能夠有效地提高機(jī)構(gòu)分閘效率，更有利于快速分閘。在永磁部分優(yōu)化分析中，發(fā)現(xiàn)永磁機(jī)構(gòu)合/分閘位保持力的大小對(duì)合/分閘彈跳意義重大，不能以犧牲分閘位保持力的大小來(lái)縮短合閘時(shí)間，可以通過(guò)增大合閘線圈線徑、減少匝數(shù)等縮短勵(lì)磁時(shí)間的方法提高合閘速度。
　　本文在仿真分析的基礎(chǔ)上，研制出一種應(yīng)用于10kV真空