基于强迫换流原理的新型真空直流限流断路器

提出了一种基于现有强迫换流型真空直流断路器的改进方案,并通过在高速真空开关两端并联反向续流二极管,使真空开关在电弧电流强迫过零后由于二极管的续流作用得到零电压介质强度恢复时间,提高了真空灭弧室电流过零后的介质强度恢复速度,使真空开关得以在小间隙下分断高上升率的短路电流,提高了传统真空直流断路器的限流、分断能力。设计了限流断路器样机,进行了短路分断试验。试验结果表明:所设计的限流断路器能将最大上升率为20A/μs的短路电流限流至10kA以下,限流分断时间小于1.1ms,满足了现代舰船极限短路故障的保护要求。     

电磁斥力机构运动特性的试验研究

为了真实反映电磁斥力机构的运动特性,有效验证仿真模型的正确性,首先建立了基于5 000V电磁斥力机构样机的二维仿真模型。然后,分别采用压电式加速度传感器、磁栅式位移传感器以及直线位移传感器对样机的运动轨迹进行实测,通过仿真结果与几种测量结果的对比,验证了后两种测量手段的准确性与可靠性以及基于Ansoft有限元仿真软件建立的二维仿真模型的正确性。最后,高速摄像完成了对机构样机的微观动态观测,同时分析出机械件加工和安装的不精密是导致试验波形出现不同程度上翘的主要原因。     

新型高速触头驱动机构的分析与设计

针对新型混合型限流断路器对机械触头机构的要求,设计了一种基于高速电磁斥力机构和永磁机构的新型高速机械触头机构.该机构在故障保护时,电磁斥力机构和永磁机构联合动作,驱动动触头快速分闸.永磁机构完成正常工况下触头的分、合闸驱动,并且提供触头在合闸状态的合闸压力及其在分闸状态的分闸保持力.研制了额定320 V/3 kA的高速触头机构样机,对样机进行仿真及试验分析.结果表明:所设计样机初始分离时间为220 μs,动触头完成20 mm行程共用时7 ms,触头平均运动速度为2.9 m/s,其他各项指标也都满足混合型限流断路器要求.     

液态金属型故障电流触发器弧前特性优化设计

为优化液态金属型故障电流触发器的弧前特性以提高其短路检测速度,针对液态金属型电弧触发器的通流孔结构进行了研究。制作了通流孔结构可变的触发器装置样机,研究了液态金属型故障电流触发器在不同通流孔结构条件下的弧前特性,分析了通流孔对弧前特性的影响。试验结果表明:在通流截面积相同条件下,通流孔数量增大会增加触发器弧前时间,并且燃弧过程弧压波动加剧、弧压降低,因此在设计时,应尽可能采用少的通流孔数量,以提升液态金属型故障电流触发器的弧前特性。