12kV真空断路器快速操动机构研究

发布时间：2017-05-23 11:20

  本文关键词：12kV真空断路器快速操动机构研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,国家大力发展电力设备规模,各级电网相继得到极大的发展,电力系统的短路电流越来越高,极高的短路电流现在己经严重的影响到电力系统运行的可靠性。因此,对在故障电流未达到峰值时快速切断短路电流对断路器的分合闸速度以及同期性方面提出了更高的要求。传统的永磁机构,在合闸方面能与真空断路器的特性良好匹配,但是反应速度较慢,触发信号到达到机构实际动作时间较长,不满足于快速分闸要求。电磁斥力机构利用涡流斥力原理制作,能够在极短的时间里完成分合闸动作,在相关领域成为业界关注和研究的热点。其出力特性为单峰脉冲式,与真空断路器的反力特性配合较好,但与合闸负载特性匹配较差,利用其进行合闸操作,在超程阶段机构运动速度会有所下降。基于此本文提出了一种新型组合式操动机构,依靠斥力机构实现快速分闸与驱动,依靠永磁机构实现稳定合闸保持。快速电磁斥力机构的结构以及电气参数的改变对其动态特性的影响极其重要。首先本文在结构设计方面采用单稳态永磁保持机构作为合闸保持机构,并对三种不同尺寸的永磁机构计算了其保持力曲线,分析了对机构特性以及永磁保持力影响的主要因素。针对样机的设计,本文建立了机构各部分以及运动过程的数学模型,在此基础上对12kV,630A断路器提出设计流程与方法,并对影响斥力机构动作速度的各种因素(包括金属板、半径、电阻率、线圈的匝数、半径、厚度,金属板与线圈距离)进行了分析,在控制方面本文采用双电解电容进行差时供电,选取电解电容为储能装置并分析了电容容量以及电容电压对机构的影响方式,找到了这些因素对斥力大小及其作用时间的影响规律,通过仿真分析进行了矫正与修改,得到预期的设计效果,最后验证了该方法的可行性。本文对高速电磁斥力机构的本体设计与关键技术进行了研究。首先确定机构的结构方案,再通过数学模型计算分析机构的结构参数,并利用有限元与多体动力学软件仿真分析来验证其中关键问题对电磁斥力机构运动特性影响,为提高高速电磁斥力机构性能与效率提供依据。
【关键词】：真空断路器 电磁斥力 永磁保持 动态仿真
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM561.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景意义9-10
• 1.2 真空断路器的结构10-11
• 1.3 课题的研究现状11-12
• 1.4 论文主要研究内容12-14
• 第2章 快速操动机构数学模型14-22
• 2.1 快速电磁斥力机构的工作原理14-15
• 2.2 快速操动机构的数学模型15-16
• 2.3 斥力盘以及线圈暂态参量的计算16-20
• 2.3.1 静态参量计算16-17
• 2.3.2 迭代法计算暂态参量17-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第3章 快速操动机构结构设计与分析22-31
• 3.1 技术指标22
• 3.2 储能方案22-23
• 3.3 电气参数的初步推算23-27
• 3.3.1 电容参数计算23-24
• 3.3.2 线圈参数的计算24-26
• 3.3.3 斥力盘厚度计算26-27
• 3.4 分、合闸保持装置分析与研究27-30
• 3.4.1 真空断路器保持方式研究27-28
• 3.4.2 永磁合闸保持机构的结构原理以及设计28-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第4章 快速操动机构的仿真分析与验证31-48
• 4.1 仿真模型31-32
• 4.2 永磁合闸装置仿真分析32-35
• 4.3 MAXWELL与Circuit Editor对斥力机构联合仿真35-41
• 4.3.1 线圈匝数与线径对高速电磁斥力机构的影响37-38
• 4.3.2 储能电容影响38-40
• 4.3.3 线圈与金属盘间隙大小对高速斥力机构的影响40-41
• 4.4 机构参数确定以及验证41-43
• 4.5 弹震与缓冲分析43-44
• 4.5.1 合闸弹跳分析43
• 4.5.2 合闸弹跳仿真43-44
• 4.6 快速操动机构与永磁机构性能对比分析44-46
• 4.7 本章小结46-48
• 第5章 结论48-49
• 参考文献49-52
• 在学科研成果52-53
• 致谢53

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