高压直流故障电流限制器热接触分析

高压直流故障电流限制器HVDCFCL(High Voltage Direct Current Fault Current Limiter)在环境特殊的先进实验超导托卡马克EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)核聚变实验装置,对电气故障敏感的离子源系统上起到了有力的保护作用。HVDCFCL装置在离子源长脉冲工作状态下的散热性能是系统可靠性的一个重要因素,基于简化装置的铁芯叠片层进行热接触分析,利用ANSYS接触单元模拟接触热阻,提出一种将接触热阻引入散热性能分析过程方法。结果表明离子源长脉冲运行状态下的HVDCFCL装置,在接触热阻的作用下,接触界面的热流通量发生明显变化,而接触热阻的大小则与热流方向、材料的热导率相关,此外,由于受接触热阻的影响,在铁芯叠片的内侧接触面上温度变化明显。

高压直流故障电流限制器的研制

高压直流故障电流限制器HVDCFCL(High Voltage Direct Current Fault Current Limiter)在环境特殊的先进实验超导托卡马克EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)核聚变实验装置,尤其是一些对电气故障敏感的关键设备上起到了有力的保护作用。为设计高可靠性的HVDCFCL装置,在Fink、Baker和Owren(F-B-O)原设计模型等效时变电阻忽略并联电感模型基础上,给出了限制器铁芯叠片内层部分完全饱和的分析方法。建立了考虑等效并联电阻与电感的仿真模型。利用其结构约束条件,设计完成的新模型测试结果表明,当最内层铁芯叠片未完全饱和时,实测测试结果与理论分析结果基本吻合;在电压等级较高时,随着铁芯叠片饱和度逐渐升高,吻合度随之降低,此时考虑并联电感效应的仿真波形与实测波形有较好的吻合。改进了F-B-O高压直流故障电流限制器设计方法,并给出了相关仿真方案,仿真结果验证其能将故障电流限制在400A以内。