混合型直流熔断器用灭弧熔断器单元低过载电流开断特性优化设计研究

灭弧熔断器单元是混合型直流熔断器的重要组成部分,其承担着为高速开断器提供介质恢复时间及直流灭弧开断功能,由于直流灭弧熔断器开断低过载电流能力较弱,易出现过热、喷弧等故障导致开断失败。该文针对这一问题,结合仿真与试验分析直流灭弧熔断器低过载电流开断困难机理,并在此基础上提出设置熔体薄弱狭颈的解决方案,改进设计了额定2000V/1600A混合型直流熔断器用灭弧熔断器单元,进行故障电流开断试验,试品成功开断了2k A低过载电流及7k A短路电流,验证了改进方案的正确性,相关结论可应用于混合型直流熔断器灭弧熔断器单元的设计,能有效提升混合型直流熔断器的保护能力。

银镀锡电弧触发器低过载电流情况下弧前过程机理分析

为了分析银镀锡电弧触发器低过载电流情况下弧前过程机理,首先基于试验结果分析,提出了金属锡渗透速度-温度关系假设;然后,利用有限元软件,建立了银镀锡电弧触发器低过载电流情况下弧前仿真模型,并通过仿真与试验数据拟合,确定了金属锡渗透速度-温度一次线性函数关系式;最后,通过对银镀锡电弧触发器进行1750 A低过载电流情况下弧前试验,验证了仿真模型的准确性,并基于仿真结果分析,得到了银镀锡电弧触发器低过载电流情况下弧前过程机理。

直流熔断器低过载电流的开断性能优化及其结构设计

由于直流熔断器加工时的固有工艺误差,其在低过载电流下熔体易发生仅有部分狭颈燃弧的现象而导致熔断器出现过热、喷弧等故障,因此判断熔体是否会燃弧不均及燃弧不均下如何开断短路电流成为熔体设计的难点。针对这一问题,建立电弧燃弧过程数学模型及熔断器弧前过程的热电耦合模型,对不同条件下熔体起弧狭颈数量进行计算。在此基础上提出设置阶梯式狭颈的解决方案,以保证电流成功开断,改进设计额定800V/300A的直流熔断器并进行过载电流开断试验,结果表明该试品成功开断了500 A、1 kA及10 kA短路电流。试验结果验证了该设计方案的可行性和有效性,相关结论可应用于指导熔断器的设计。

直流熔断器低过载电流燃弧不均现象机理研究

熔断器在低过载电流下,易出现熔体仅有部分狭颈燃弧的现象,严重影响熔断器的开断能力。针对这一问题,通过建立熔体燃弧数学模型及瞬态电热场模型,对熔体狭颈不同时起弧过程中的电流及狭颈温度进行计算,对熔断器在过载电流下燃弧不均现象进行了机理性分析,并利用模型讨论工艺误差、熔体宽度对燃弧不均现象的影响。仿真结果表明,减小加工误差或熔体宽度均能提升熔断器的低过载电流分断能力,相关结论可用于指导直流熔断器的优化设计。

直流熔断器小电流拖尾问题优化分析设计

直流熔断器广泛应用于电力系统保护中,但对于系统中出现的低过载电流故障,直流熔断器易出现电流拖尾时间过长、导致熔断器过热喷弧甚至爆炸等问题。针对这一问题,建立了电弧数学模型,对熔断器燃弧过程以及在低过载情况下分断困难进行了机理性分析,并研究了不同的狭颈宽带比例对于分断结果的影响。考虑了熔断器的过零时间受限于熔断器瓷壳的体积结构,确定了最优的1∶3.25的狭宽比。最后以某型额定直流熔断器800 V/300 A为研究对象进行试验验证。试验结果表明,狭宽比在1∶3.25时取得了较好的分断效果。所提结论对于直流熔断器的优化设计以及电力设备的保护具有重要意义。

直流熔断器并联燃弧不均机理研究及优化设计

针对直流熔断器分断低过载电流时易出现并联熔体燃弧不均的问题,基于MATLAB自编程仿真和实验验证,对并联燃弧不均的原因进行探究并提出改进措施。通过电场、热场和电路的耦合求解,获得燃弧过程各并联狭颈的电流及温度,并解释了并联狭颈燃弧不均的原因。利用建立的数学模型计算并分析电流、狭颈尺寸差对并联燃弧不均现象的影响,得出不同加工误差下的临界均匀燃弧电流密度;提出采用并联均流桥的设计改善并联燃弧不均现象。改进设计额定2000 V/2000 A的熔断器并进行2500 A低过载电流开断实验,实验结果验证了该设计方案的可行性和有效性。