检索结果-南通市图书馆

直流真空断路器大电流强迫换流分断特性分析与验证

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高电压技术 2020年第2期46卷 603-609页

作者：彭振东杨晨光李博涂煜沙新乐邹顺武汉船用电力推进装置研究所船舶综合电力技术重点实验室武汉430064

基于有源强迫换流技术实现的直流真空断路器容易向中高压大容量场合拓展,是直流分断技术发展的重要方向。针对10 kV级直流真空断路器,进一步分析了大电流换流分断特性,并开展了换流分断过程的试验研究。研究结果表明:在燃弧电流峰值23 k... 详细信息

基于有源强迫换流技术实现的直流真空断路器容易向中高压大容量场合拓展,是直流分断技术发展的重要方向。针对10 kV级直流真空断路器,进一步分析了大电流换流分断特性,并开展了换流分断过程的试验研究。研究结果表明:在燃弧电流峰值23 kA、电弧电流下降率300 A/μs条件下,真空断路器无法在电弧电流零点可靠熄弧分断,且真空间隙的弧后介质恢复过程存在一定的随机性和分散性。为了改善大电流弧后介质恢复特性,提出了串联二极管的直流真空断路器换流分断方案,利用二极管的反向阻断作用为大电流真空电弧提供一段"零休"时间。相同分断参数条件下的对比试验结果显示,在二极管反向阻断期间,尽管真空间隙可能会不断地重复进行"介质恢复–介质击穿–介质恢复"过程,但在此阶段的介质击穿不会导致电弧重燃,真空间隙最终均能在换流电容电压变为正极性前建立足够的介质强度,实现对直流大电流的可靠分断;同时在试验条件下,被试真空断路器弧后至少需要85μs才能完全恢复介质强度。

关键词：有源强迫换流直流真空断路器串联二极管介质恢复电弧“零休”时间

直流真空断路器弧后介质恢复特性影响因素分析

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工程科学与技术 2023年第3期55卷 40-47页

作者：刘晓明史红菲陈海姜文涛周永捷邹积岩田俊河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室、河北省现代电工装备可靠性与智能化国际联合研究中心电气工程学院天津300401 天津工业大学控制科学与工程学院天津300387 上海启腾电气股份有限公司上海201413 大连理工大学电气工程学院辽宁大连116024

直流真空断路器采用人工过零的方式实现故障开断,是当前直流系统兼具经济性与可靠性的控保方式之一,其弧后介质恢复特性是判定故障开断成功与否的关键条件。为探究直流真空断路器电磁与机电参数耦合作用下介质恢复特性的影响因素,本文... 详细信息

直流真空断路器采用人工过零的方式实现故障开断,是当前直流系统兼具经济性与可靠性的控保方式之一,其弧后介质恢复特性是判定故障开断成功与否的关键条件。为探究直流真空断路器电磁与机电参数耦合作用下介质恢复特性的影响因素,本文基于连续过渡模型、能量守恒定律和电荷守恒定律,建立了零区带电粒子数密度计算模型,研究了触头型面参数和零前电流下降率影响下的零区带电粒子数密度分布;通过搭建12 kV直流真空断路器配永磁斥力机构运动特性测试平台,实验测得机构位移–时间特性曲线,研究了短路开断电流、零前电流下降率和换流投入时刻影响下的零区极间距分布。在此基础上,基于漂移扩散方程、Maxwell–Stefan方程和泊松方程,建立了弧后鞘层发展模型,以求得电磁与机电参数影响下的电场强度最大值;并与零区金属蒸气压和短路开断电流影响下的临界击穿电场强度对比分析,进而评估不同换流投入时刻、零前电流下降率、暂态电压上升率、触头直径下的弧后介质恢复强度。此外,求得了直流真空断路器可靠开断时零前电流下降率和换流投入时刻的极限安全域,以及电磁与机电参数耦合作用下的最小安全间隙与开断电流极限,为设计满足可靠开断要求的直流真空断路器灭弧系统结构参数与换流参数群组提供解决方案。

关键词：直流真空断路器换流回路电流下降率介质恢复

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直流真空断路器的新型大电流强迫换流分断方法

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高电压技术 2020年第10期46卷 3666-3673页

作者：彭振东马子文沙新乐李博邹顺李杰武汉船用电力推进装置研究所船舶综合电力技术重点实验室武汉430064

为提升直流真空断路器的大电流分断可靠性,在典型强迫换流技术的基础上,提出了一种新型的换流分断方案。利用一辅助开关的导通分流作用,通过减小有效换流电流,大幅降低真空断路器熄弧前附近的电流下降率;并在熄弧后,通过该辅助开关的导... 详细信息

为提升直流真空断路器的大电流分断可靠性,在典型强迫换流技术的基础上,提出了一种新型的换流分断方案。利用一辅助开关的导通分流作用,通过减小有效换流电流,大幅降低真空断路器熄弧前附近的电流下降率;并在熄弧后,通过该辅助开关的导通电压钳位作用,使真空断路器的暂态恢复电压产生一段低电压区间,从而改善真空间隙的弧后介质恢复特性,实现中、高压直流大电流的可靠分断。同时详细分析了新型换流分断方案的换流过程及其主要影响因素,获得了换流电路杂散电感及辅助开关导通时刻等参数对换流性能的影响规律。最后,开展了快速真空断路器的13 kA换流分断试验,试验过程中熄弧前的电流下降率被有效降低为约55 A/μs、总共持续了约50μs;且在熄弧后约130μs时间内,暂态恢复电压被限制至未超过600 V。试验结果验证了该新型方案的实用性和有效性。

关键词：直流真空断路器强迫换流有效换流电流介质恢复电弧电流下降率弧后暂态恢复电压

直流真空断路器永磁斥力机构运动特性监测系统研究

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高压电器 2024年第3期60卷 17-24,31页

作者：刘晓明张煦松姜文涛宋柏阳河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300401 天津工业大学机械工程学院天津300387

针对短行程直流真空断路器永磁斥力机构运动速度快、动态参数多且难以精准监测的问题,文中设计了一种多参数动态特性监测系统。以400 V/400 A/25 kA直流真空断路器永磁斥力机构为研究对象,采用光耦隔离技术采集分合闸线圈电压模拟信号,... 详细信息

针对短行程直流真空断路器永磁斥力机构运动速度快、动态参数多且难以精准监测的问题,文中设计了一种多参数动态特性监测系统。以400 V/400 A/25 kA直流真空断路器永磁斥力机构为研究对象,采用光耦隔离技术采集分合闸线圈电压模拟信号,同时采用传感技术和二阶滤波的方式对电流信号与位移信号进行降噪采集,并基于C#自主开发上位机显示界面,实现短行程快速操动机构多参数的实时同步显示。通过与高精度电流传感器和机械特性测试仪监测参数的比对分析可知,系统采集误差可控制在3.5%以内。

关键词：直流真空断路器永磁斥力机构机械特性动态特性光耦隔离误差分析

直流真空断路器换流参数LDW-PSO优化设计方法研究

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真空科学与技术学报 2019年第8期39卷 653-658页

作者：袁臣虎杜永恒刘晓明高圣伟天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程博士后科研流动站天津300387

直流真空断路器(DC VCB)被广泛应于直流输配电系统,但开断时需换流回路强制电流过零实现真空灭弧。换流回路参数直接影响主断路器灭弧能力、弧后鞘层发展速度以及断路器设计成本。本文以有源直流真空断路器为研究对象,结合连续过渡模型... 详细信息

直流真空断路器(DC VCB)被广泛应于直流输配电系统,但开断时需换流回路强制电流过零实现真空灭弧。换流回路参数直接影响主断路器灭弧能力、弧后鞘层发展速度以及断路器设计成本。本文以有源直流真空断路器为研究对象,结合连续过渡模型建立开断过程各阶段状态方程。考虑多约束条件构建灭弧能力强、弧后鞘层发展速度快和断路器设计成本低的适应度函数;利用权重线性下降PSO算法(LDW-PSO)获得各优化目标下换流电感L和换流电容C参数配置。综合考虑各目标优化配置结果构建最佳适应度函数,并利用LDW-PSO优化得到12 kV/10 kA有源DC VCB的换流参数LC的最佳配置。仿真结果表明,该方法确定的LC参数在确保断路器可靠关断的同时可有效降低断路器的设计成本,达到优化设计目的。

关键词：直流真空断路器 LDW-PSO 参数优化适应度函数

双断口直流真空断路器非同期开断电弧特性分析

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中国电机工程学报 2022年第9期42卷 3480-3489页

作者：黄翀阳刘晓明曹云东陈海李静特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学) 辽宁省沈阳市110870 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津市红桥区300130

以24kV双断口直流真空断路器为对象,基于实验平台,通过高速摄像机捕捉分断过程中两断口间隙不同情况下电弧时空变化,利用图像技术提取开断过程电弧特征值,并测得开断电流与暂停恢复电压分布。引入连续过渡模型,对断口间鞘层发展与微观... 详细信息

以24kV双断口直流真空断路器为对象,基于实验平台,通过高速摄像机捕捉分断过程中两断口间隙不同情况下电弧时空变化,利用图像技术提取开断过程电弧特征值,并测得开断电流与暂停恢复电压分布。引入连续过渡模型,对断口间鞘层发展与微观特性进行计算分析。通过对阴极表面电场强度及功率密度的计算,分析双断口间隙差异对整机系统介质恢复的影响。实验与仿真比对分析表明,串联断口间隙差异的存在将直接影响断口间电弧能量分布,其中小间隙断口电弧能量密度相对更高、金属蒸气浓度大且介质恢复能力下降,更易发生重击穿。对于24kV双断口直流真空而言,两断口间隙差存在最大临界值,当超过临界值时,小间隙断口间金属蒸气粒子不易快速消散,触头表面电场强度与功率密度高,易形成击穿薄弱点,进而导致重燃与开断失败。

关键词：直流真空断路器双断口电弧间隙暂态恢复电压

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失超保护系统直流真空断路器开断换流分析

高电压技术 2023年第9期49卷 3827-3834页

作者：徐猛仝玮李华宋执权许强林傅鹏中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

磁约束聚变装置的失超保护系统利用直流断路器快速切断超导磁体回路的电流,实现磁体能量的转移与释放,以保障磁体安全。随着超导磁体运行电流等级的不断提升,直流断路器的设计面临着巨大挑战。本文针对10 kV/100 kA的大容量失超保护系... 详细信息

磁约束聚变装置的失超保护系统利用直流断路器快速切断超导磁体回路的电流,实现磁体能量的转移与释放,以保障磁体安全。随着超导磁体运行电流等级的不断提升,直流断路器的设计面临着巨大挑战。本文针对10 kV/100 kA的大容量失超保护系统设计,提出使用直流真空断路器作为开断电流的主保护开关,并详细分析了其开断换流过程。首先介绍了失超保护系统的拓扑结构和工作原理;然后具体分析了真空断路器在开断及换流阶段的数学方程,并依据开断可靠性理论,分别对换流回路、泄能回路与缓冲回路进行了计算和参数设计;最后开展了100 kA直流电流开断实验。研究结果表明,失超保护系统中使用真空断路器开断100 kA磁体电流具有理论和工程可行性,并通过实验验证了所设计的真空断路器样机能够有效开断100 kA电流,换流过程符合预期判断。本文的研究工作为大功率失超保护系统中的直流断路器设计提供了技术支撑。

关键词：超导磁体失超保护直流开断直流真空断路器换流分析 100 kA磁体电流

双断口直流真空断路器延时开断仿真分析与实验

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中国电机工程学报 2018年第22期38卷 6753-6759页

作者：黄翀阳刘晓明刘芮彤邹积岩杨璐羽沈阳工业大学电气工程学院辽宁省沈阳市110870 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁省沈阳市110006 大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024

以30kV双断串联口直流真空断路器为研究对象,建立换流回路拓扑结构,采用连续过渡模型,考虑换流回路元件参数的影响,提出非同步下短路电流及暂态恢复电压计算模型,分析同步以及不同延时时间下(0.1~0.5ms)双断口直流真空断路器开断特性与... 详细信息

以30kV双断串联口直流真空断路器为研究对象,建立换流回路拓扑结构,采用连续过渡模型,考虑换流回路元件参数的影响,提出非同步下短路电流及暂态恢复电压计算模型,分析同步以及不同延时时间下(0.1~0.5ms)双断口直流真空断路器开断特性与暂态恢复电压分布差异。搭建机械式双断口直流真空断路器样机实验平台,在4.5kA短路开断电流下进行延时开断实验分析。仿真与实验比对分析的结果表明:由于机构分散性导致双断口直流真空断路器中的某一断口动作延时时,两个断口的暂态恢复电压分布存在差异;断口间暂态恢复电压分配不均,先动作的断口承受更高电压;延时时间0.5ms是成功开断的极限时间;延时时间越长,开断性能越劣化。

关键词：直流真空断路器双断口暂态恢复电压分散性开断特性

串联二极管对直流真空断路器强迫换流分断特性的影响

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中国电机工程学报 2021年第20期41卷 7152-7159页

作者：彭振东任志刚沙新乐李博杨晨光邹顺武汉船用电力推进装置研究所船舶综合电力技术重点实验室湖北省武汉市430064

为开发实用的中压大容量直流直流真空断路器,针对10kV级直流真空断路器的大电流快速换流分断过程开展试验研究。当单独的真空断路器在电弧电流下降率约300 A/μs条件下对23kA电流进行换流分断时,容易发生电弧重燃和分断失败;串联二极管... 详细信息

为开发实用的中压大容量直流直流真空断路器,针对10kV级直流真空断路器的大电流快速换流分断过程开展试验研究。当单独的真空断路器在电弧电流下降率约300 A/μs条件下对23kA电流进行换流分断时,容易发生电弧重燃和分断失败;串联二极管后,相同条件下的换流分断可靠性得到大幅提升。在单独真空断路器的换流分断过程中,弧后真空间隙的鞘层发展过程持续约450μs,并且电场强度和功率密度在电弧过零后约1μs分别达到峰值12MV/m和45MW/m^(2),真空间隙极易在鞘层发展阶段等离子体浓度仍然较高时发生电、热击穿。串联二极管能在熄弧后的反向阻断期间有效切断电弧能量注入回路,并使真空间隙躲过弧后快速上升的初始暂态恢复电压,同时促进真空间隙的等离体浓度大幅衰减,进而明显降低真空间隙开始恢复绝缘时的电场强度和功率密度。在二极管反向阻断结束时刻真空间隙才开始建立介质强度的极端条件下,电场强度和功率密度延时30μs才上升到峰值,并且分别被显著降低到130kV/m和1.4kW/m^(2),对降低真空间隙重击穿的发生概率、改善弧后介质恢复性能十分有利。

关键词：直流真空断路器串联二极管弧后暂态电场强度功率密度介质恢复