大容量抽水蓄能发电机断路器发热特性仿真与散热优化方法

过高的温升会加速真空断路器结构老化、降低机械强度,基于温升仿真分析的断路器散热优化设计对断路器性能提升具有重要意义。为此通过建立大容量抽水蓄能发电机断路器电磁仿真模型,计算不同通流情况下的电磁损耗,并基于各端面接触电阻损耗,获得总发热损耗参数。在此基础上,建立包含对流、传导、辐射热传递模式的断路器自然对流仿真模型,从增强自然对流、辐射两方面对断路器散热结构进行优化设计。研究结果表明,在通流12.5 kA情况下,断路器监测点最高温升为133.7 K,辐射功率占比约23%。通过增加散热片及热管,最高温升能够降低至109.5 K。增大断路器部件表面发射率能够低成本实现辐射功率提升,从而将最高温升进一步降低至96.9 K。通过断路器稳态通流温升实验,验证了仿真可靠性,监测点温升的仿真与实验平均误差小于2.1 K。