【摘要】：斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的保護(hù)和控制設(shè)備,隨著電力工業(yè)的持續(xù)發(fā)展,電力系統(tǒng)對(duì)斷路器的動(dòng)作速度提出了更高的要求�；陔姶懦饬C(jī)構(gòu)的快速真空斷路器,在故障限流、直流開(kāi)斷、電壓暫降抑制等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本文在分析真空開(kāi)關(guān)負(fù)載特性及操動(dòng)機(jī)構(gòu)出力特性的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于永磁機(jī)構(gòu)合閘、電磁斥力機(jī)構(gòu)分閘的永磁斥力機(jī)構(gòu)(Permanent Magnet Electromagnetic Repulsion Mechanism,PMERM),建立了基于PMERM的快速真空斷路器模型,并分別對(duì)分合閘過(guò)程進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。利用有限元分析軟件Ansys Maxwell建立了電磁斥力機(jī)構(gòu)的仿真模型,引入多目標(biāo)優(yōu)化理論對(duì)電磁斥力機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以電磁斥力機(jī)構(gòu)3ms位移最大和整體效率最高為優(yōu)化目標(biāo),在計(jì)及結(jié)構(gòu)參數(shù)改變對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量影響的情況下,采用單一變量法對(duì)電磁斥力機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)仿真研究了電磁斥力機(jī)構(gòu)自身參數(shù)、外電路參數(shù)、負(fù)載特性對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的影響,并對(duì)比了線圈-金屬盤(pán)型電磁斥力機(jī)構(gòu)與雙線圈型電磁斥力機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的差異。建立了非直動(dòng)式快速真空斷路器模型,在對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,研究了傳動(dòng)比對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的影響,推導(dǎo)出了最優(yōu)傳動(dòng)比的計(jì)算公式。在只考慮分閘性能的情況下,給出了選擇非直動(dòng)式還是直動(dòng)式傳動(dòng)方式的判斷依據(jù)。利用Ansys Simplorer軟件建立了非直動(dòng)式快速真空斷路器的仿真模型,仿真分析了傳動(dòng)比變化對(duì)分閘動(dòng)態(tài)特性的影響,搭建了非直動(dòng)式快速真空斷路器試驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了理論推導(dǎo)和仿真分析的正確性。針對(duì)基于PMERM的快速真空斷路器的分閘反彈問(wèn)題,首次提出了一種在分閘過(guò)程中短接合閘線圈的分閘緩沖方法,利用Ansys Simplorer軟件建立了分閘緩沖仿真模型,對(duì)緩沖特性進(jìn)行仿真分析。最后通過(guò)樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證了該緩沖方法的有效性。該方法不需要在操動(dòng)機(jī)構(gòu)及開(kāi)關(guān)本體附加新的零件或裝置,為分閘緩沖提供了一種新的解決方案。設(shè)計(jì)了基于PMERM的脈沖關(guān)合開(kāi)關(guān),在Ansys Simplorer中建立了脈沖關(guān)合開(kāi)關(guān)的仿真模型,對(duì)脈沖關(guān)合動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行仿真分析。制作了 27.5kV脈沖關(guān)合開(kāi)關(guān)樣機(jī)并進(jìn)行了機(jī)械和電氣性能測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果表明在脈沖關(guān)合過(guò)程中,動(dòng)靜觸頭閉合時(shí)間小于6ms,能夠滿足脈沖關(guān)合技術(shù)需求。以脈沖關(guān)合開(kāi)關(guān)為核心,構(gòu)建了基于脈沖關(guān)合技術(shù)和行波測(cè)距技術(shù)相結(jié)合的新型接觸網(wǎng)故障定位系統(tǒng),并通過(guò)了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
【圖文】：

真空滅弧室、絕緣支撐、操動(dòng)機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)系統(tǒng)、基座五個(gè)基本部分組成［１（）１［１１］［１２１。逡逑只是由于使用了快速操動(dòng)機(jī)構(gòu)，使其比傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)具有更快的動(dòng)作速度�？焖僬婵諗噱义下菲骰窘M成示意圖如圖１．１所示。逡逑１邐開(kāi)斷裝置逡逑ＩＩ邋＾邋１Ｓ—絕緣支撐逡逑Ｗ逡逑Ｉ邋Ｉ逡逑ｊ邐邐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)逡逑１＞－ＣＩＩ［＾＾１邐■基座逡逑■一—操動(dòng)機(jī)構(gòu)逡逑邐雙穩(wěn)機(jī)構(gòu)逡逑圖１．１邋快速真空開(kāi)關(guān)基本組成示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｂａｓｉｃ邋ｐａｒｔｓ邋ｏｆ邋ｈｉｇｈ邋ｓｐｅｅｄ邋ｓｗｉｔｃｈ逡逑五個(gè)基本組成部分之間的相互關(guān)系如圖１．２所示。逡逑２逡逑

真空滅弧室、絕緣支撐、操動(dòng)機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)系統(tǒng)、基座五個(gè)基本部分組成［１（）１［１１］［１２１。逡逑只是由于使用了快速操動(dòng)機(jī)構(gòu)，，使其比傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)具有更快的動(dòng)作速度�？焖僬婵諗噱义下菲骰窘M成示意圖如圖１．１所示。逡逑１邐開(kāi)斷裝置逡逑ＩＩ邋＾邋１Ｓ—絕緣支撐逡逑Ｗ逡逑Ｉ邋Ｉ逡逑ｊ邐邐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)逡逑１＞－ＣＩＩ［＾＾１邐■基座逡逑■一—操動(dòng)機(jī)構(gòu)逡逑邐雙穩(wěn)機(jī)構(gòu)逡逑圖１．１邋快速真空開(kāi)關(guān)基本組成示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｂａｓｉｃ邋ｐａｒｔｓ邋ｏｆ邋ｈｉｇｈ邋ｓｐｅｅｄ邋ｓｗｉｔｃｈ逡逑五個(gè)基本組成部分之間的相互關(guān)系如圖１．２所示。逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM561.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2696407