可实现两段式短路脱扣的电磁系统及动作特性研究

发布时间：2020-09-18 14:05

　　随着科技进步,研发智能电网与建设智能电网科学技术也日益精进,与之冲突的是电流和时间整定存在的问题,因此必须在配电系统保护的选择性与快速性上进行改进。为保证居民用电的可靠性与连续性,除底层断路器外的断路器通常需要具有短路短延时保护特性才能实现选择性保护,否则瞬间断电会造成巨大损失。因此对于低压配电系统实现选择性保护,关键在于各层级断路器之间保护特性应该相互协调配合,才能扩大保护范围,从始至终实现保护,即上至电源侧,下至终端。区域选择性联锁(ZSI)技术是现代社会常用的一种智能化保护方法,这种保护的特点是:一可实现选择性;二可实现快速性。显然弥补了电流、时间整定的不足。现在问题转化为如何使配电系统中没有智能化的小型断路器有一定的智能化功能,这就需要它具有两段式短路脱扣电磁系统。本文基于交流电磁铁短路环的原理创新了一个新型MCB结构,从全选择性保护和智能化两个方向对小型MCB进行改进,从而实现两段式短路保护。原理根据的是交流电磁铁短路环有去磁作用。交流电磁铁处于正常工作状态时,当交流电接近零点附近时,电流较小,会导致电磁吸力也随之变小,这时会出现铁芯震动的现象,为避免这种情况可以在铁芯极面处安装一个通入交流电会具有分磁作用的分磁环,它的具体作用体现在当激磁磁势不变的情况下,磁路中的磁通减小,或者当产生同样的磁通时会要求有更大的激磁磁势。随后通过实验验证了该原理的可行性,为小型断路器可实现两段式短路脱扣的电磁系统开辟了新的途径。本文以小型断路器DZ47-60为参照物,研究其结构和动作特性,从而掌握小型断路器运动机理;熟悉ZSI工作原理;提出新型可实现两段式短路脱扣的电磁系统及动作特性的研究总方案;选择电磁铁,暂定为U型,利用麦克斯韦方程理论推导分析脱扣电流大小主要影响因素;以matlab中simulink为应用软件,验证理论推导因素;设计电磁机构;用ansoft软件进行3D磁场的建模和仿真,得到仿真结果后,进一步对其结构进行了改进,使其与理论值接近,最终新结构可以在小型断路器中应用。改造时一要考虑选择合适的工作气隙、弹簧反力,二要选择关键点的电磁吸力。可实现两段式短路脱扣的电磁系统及动作特性的研究,提供了短路短延时保护,它不仅是ZSI技术可以在配电终端使用的基础,更使全选择性保护在配电系统中应用有了新的可能性。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM561
【部分图文】：

变化曲线,简化结构,变化曲线,配电系统

2时，CB0 和 CB1 同时动作，此时配电系统失去了选择性保护。图1.1的这两种情况分析称为局部选择性保护，即当下级断路器小于规定故障电流时，选择性保护实现。终端配电系统中存在的大部分问题。因此，要对配电系统实现全选择性保护。从理论上来讲，它就是要求时间、电流整定原则相配合。随着配电层级的增加，

结构图,实物,结构图

第 2 章两段式短路脱扣电磁系统的区域联锁保护总方案.1 正泰电器 DZ47-60以小型断路器 DZ47-60 为参照物，进行设计。DZ47-60 是一款微型断路器，在正常条件下不频繁操作，以打开和关闭电气设备和照明电路。如图 2.1 所示，要有五大组成部分：除外壳外，图中的机械锁定手柄装置就是 DZ47-60 的操机构，图中由动触头加上静触头共同组成的触头组称为触头系统，图中的急速弧系统被叫做灭弧室，图中的热脱扣与电磁脱扣统称为脱扣机构，在小型断路的中它是感测元件，其中热脱扣原理如下：受热→金属形变→形变一定程度→弯曲→四连杆机构动作→脱扣。原理如下：电磁吸力弹簧吸力 → →四连杆机构动作触头运动脱扣完成

实体图,短路电流,断路器,延迟时间

a 内部互联 b 外部互联图 2.2 简化图与实体图Fig.2.2 Simplified and solid diagrams2.2.1 时间保护时间整定原则为逐渐增加从底层到顶层的动作延迟时间并通过控制延迟时间来控制断路器的延迟以实现选择性保护的方法。现以上图 2.2 为例，命名如图。由下至上为第三级断路器、第二级断路器：CB21、CB22、CB23，第一级断路器：CB11。现分别设它们的动作延时时间设为t3、t2和t1根据时间整定原则有t1>t2>t3。短路故障→CB3 支路→CB31→短路电流→动作CB21→短路电流→不动作CB11→短路电流→不动作按照该理论，理论上可以实现，但实际上：配电层级↑→顶层延时时长↑。确保连续性

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