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500kV直流断路器快速机械开关典型故障特性及可靠性提升方法研究 [PDF]
, 2023 直流断路器是构建柔性直流电网不可或缺的关键设备。快速机械开关是直流断路器中承载电流、实现快速分合闸、耐受分闸恢复电压的核心组件，其结构复杂、动作速度快、电气应力严酷、可靠性要求高，因而设计研制难度大，任一环节出现问题均会影响直流断路器乃至柔直电网的安全可靠运行。然而，目前快速机械开关由于存在设计选型不合理、工艺管控不严格、试验考核不完善等问题，导致在实际工程应用中故障率较高。针对已应用于张北柔性直流电网试验示范工程的500 kV直流断路器，分析了直流断路器研制、调试 ...
张涛 +4 more
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Gaoya dianqi, 2022 电磁斥力的驱动时间关系到电磁斥力机构的驱动效率及所受冲击应力大小，该文提出优化电磁斥力驱动时间的研究思路，分别建立了线圈—盘式电磁斥力机构的有限元仿真模型及柔性体仿真模型，在输入能量一定的前提下，通过改变电容容量及其充电电压值来调整电磁斥力驱动时间，在此基础上研究其对电磁斥力机构驱动效果、运动过程及结构应力的影响。研究表明：在保证快速机械开关能够有效开断的范围内，充电电容越大，电磁斥力脉宽越大峰值越小，驱动时间越长，电磁斥力机构驱动效率越高，斥力盘内结构应力峰值越小，但缓冲装置所受冲击也越大 ...
刘俊翔, 彭和平, 莫文雄, 王勇
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Gaoya dianqi, 2021 针对高压直流断路器的电磁斥力机构,提出了一种优化机构结构参数的方法。首先运用场路耦合方法对电磁斥力机构建立模型,利用有限元方法进行电磁场计算,分析了斥力盘结构参数、线圈结构参数、放电电容电容值和预充电压变化对动态特性的影响。以电流峰值、电磁斥力峰值、2 ms时刻位移值和速度值作为目标函数,利用神经网络算法,拟合了斥力机构结构参数与目标函数之间的关系,从而对斥力机构的结构进行了优化设计。优化结果表明,在不增大2 ms时刻运动速度条件下,初始运动速度和2 ms时刻位移均得到提高,改善了机构的动态性能 ...
孟洲恬, 淡淑恒
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40.5 kV/50 kA真空开关用双层线圈式快速斥力机构驱动技术的仿真研究
Gaoya dianqi, 2023 对于高电压大开断容量的真空断路器，为了实现运动机构在长开距下的快速驱动，文中提出一种双层线圈式快速斥力机构来产生更大的电磁斥力，建立仿真模型模拟其运动特性。研究了金属盘厚度、线圈内径、线圈匝数和初始间隙等参数对快速电磁斥力机构运动特性的影响，结果表明：仿真结果与实验结果比较吻合，得出了一般性的设计指导原则。双层线圈式快速斥力机构能够快速动作，满足故障限流器快速开断电路的要求。分闸期间电磁排斥的上升时间非常短，下降时间相对较长，并且电磁排斥力的峰值很大。在此基础上，设计了一种新型排斥线圈放电电路 ...
王立军 +9 more
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Gaoya dianqi, 2022 针对直流电网对快速真空开关分闸要求高的问题，提出了一种基于电磁斥力—永磁保持式机构的快速真空开关。利用有限元方法对永磁保持机构保持力和电磁斥力—永磁保持式机构分闸动作过程多物理场进行仿真分析，得出了永磁体厚度和静铁心内部厚度对永磁保持机构保持力的影响，掌握了变化量对机构分闸动作过程的影响。通过对基于电磁斥力—永磁保持式机构的快速真空开关样机的分闸特性测试，与仿真结果具有高度一致性，证明其正确性，对后续此类机构的优化设计具有指导意义。
张公一 +6 more
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基于多策略粒子群算法的500 kV直流断路器用快速机械开关优化设计
Gaoya dianqi, 2022 快速机械开关作为混合式直流断路器系统的关键设备,其操动机构多选用电磁斥力机构,电磁斥力机构的磁场电场相互耦合,仅通过控制变量法难以从整体上对电磁斥力机构进行优化设计。为此,提出一种多策略改进粒子群算法,并将其应用到斥力机构的参数优化中。首先,利用Ansoft Maxwell仿真分析了电磁斥力机构的线圈盘尺寸、金属盘尺寸和放电回路参数对快速机械开关动态性能的影响,确定了主要的优化设计参数;其次,针对基本粒子群的缺陷,结合重开端及反向学习策略进行改进并验证了改进后算法的优势性;最后 ...
方春恩 +5 more
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Gaoya dianqi, 2021 电磁斥力机构是快速机械开关的核心部件,在快速合闸和分闸过程中巨大的电磁驱动力会给电磁斥力机构和整个机械传动系统带来强烈的瞬态冲击。针对该问题,文中对电磁斥力机构在合闸和分闸全过程中的机械特性和结构强度进行了研究。采用LS-DYNA建立快速机械开关的有限元仿真计算模型,并求解得到合闸和分闸全过程各零部件的机械运动特性和瞬态冲击强度。采用激光测距对某单断口快速机械开关进行了实验测量,得到合闸和分闸过程的时间—行程特性曲线,实验测量结果和仿真计算结果匹配良好。最后对仿真计算模型进行参数优化,从而降低合闸弹跳 ...
熊杰, 刘彬, 于海波, 刘国伟
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500 kV耦合负压换流型混合式直流断路器原理与研制 [PDF]
全球能源互联网, 2018 多端柔性直流系统在分布式能源和直流负荷接入、网络柔性互联、电能质量等方面具有显著优势，成为未来电网的重要发展趋势。为了保证多端柔性直流系统安全稳定可靠运行，需要能够在数毫秒内开断故障电流的直流断路器。本文面向张北±500 kV柔性直流电网示范工程的应用需求，开展了500 kV直流断路器原理研究与样机研制。首先，提出500 kV耦合负压换流型混合式直流断路器系统方案，给出其拓扑结构、工作原理和控制逻辑；进而，设计基于电磁斥力操动机构和电磁缓冲机构的快速机械开关 ...
张翔宇 +7 more
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Gaoya dianqi, 2022 作为快速机械开关核心的斥力机构需在高速运动的斥力盘到达终点前及时介入进行缓冲降速。文中基于有限元分析法在快速斥力机构二维模型的基础上对电容放电时间、出力峰值与持续时间的影响因素进行研究与电磁缓冲仿真，仿真表明在电容能量相同且缩减线圈匝数条件下，电流峰值增加1.63 k A，峰值出力增加50.41 kN。根据仿真结果提出采用出力峰值高，出力时间缩短的电磁缓冲方案对用于缓冲的电磁线圈结构进行改进并在现有平台试验验证，通过传感器可知行程时间满足且实测弹跳距离1.2 mm，合闸电阻25.3 mΩ ...
姚文彬 +4 more
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Gaoya dianqi, 2015 基于高速电磁斥力机构的工作原理及理论研究,得出影响斥力机构运动特性的主要因素,通过计算仿真,获得主要影响因素变化规律。在此基础上优化设计和制造出一套斥力机构,并应用于直流快速机械开关样机。试验结果表明,该斥力机构样机满足设计要求,并验证了仿真结果的准确性。
卢彦辉 +6 more
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