数字化精密测量技术及小型断路器分断性能提升研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.08.002

电器与能效管理技术 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (8): 6-10.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.08.002

数字化精密测量技术及小型断路器分断性能提升研究

杨文强¹, 张保亮¹, 张蓬鹤¹, 袁学兵², 赵虎²

1.中国电力科学研究院有限公司, 北京 100192
2.西北工业大学自动化学院, 陕西西安 710129

收稿日期:2021-03-18 出版日期:2021-08-30 发布日期:2021-10-14
作者简介:杨文强(1996—),男,硕士研究生,主要从事电气测量技术研究。|张保亮(1991—),男,工程师,主要从事计量设备元器件、低压电器等试验研究。|张蓬鹤(1978—),女,高级工程师,主要从事电能计量及仪器仪表检测技术研究。
基金资助:
*国网公司科技项目(5442JL210004)

Research on Digital Precision Measurement Technology and Micro-Breaking Performance Improvement of Miniature Circuit Breaker

YANG Wenqiang¹, ZHANG Baoliang¹, ZHANG Penghe¹, YUAN Xuebing², ZHAO Hu²

1. China Electric Power Research Institute Co.,Ltd.,Beijing 100192,China
2. School of Automation,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710129,China

Received:2021-03-18 Online:2021-08-30 Published:2021-10-14

摘要/Abstract

摘要：

通过激光阴影技术、激光补光高速摄影技术、栅片电压测量技术等数字化精密测量技术定量分析小型断路器短路分断过程中的起弧、弧根转移及栅片灭弧的电弧行为及参数。通过分析电弧运动行为,诊断出影响电弧运动的因素,进而提供精准的优化方案。以某型号YL小型断路器为例,先进行数字化精密测量电弧运动各项参数,然后通过诊断和分析,给出优化引弧角、扩大引弧板两种优化方案,通过改进优化使得小型断路器分断能力获得快速提升。结果表明,数字化精密测量技术能为小型断路器分断性能提升给出快速的精密诊断,具有重大的工程实践意义。

关键词: 精密测量, 小型断路器, 高速摄影, 栅片电压, 短路分断

Abstract:

In this paper,the digital precision measurement techniques such as laser shadow technology,laser light-filling high-speed photography and splitter voltage measurement system are used to quantitatively analyze the miniature circuit breaker(MCB) arc behavior and parameter of arc starting,arc root transfer and splitter voltage in the short-circuit breaking.By analyzing the arc motion behavior,the factors affecting the arc motion are diagnosed and the precise optimization scheme is provided.A certain type of YL miniature circuit breaker was taken as an example.Firstly,the parameters of arc motion are measured by digital precision,and then through diagnosis and analysis,two optimization schemes of optimizing arc starting angle and enlarging arc starting plate are given.Through improvement and optimization,the breaking capacity of the miniature circuit breaker is rapidly improved.The above results show that the digital precision measurement technology can provide a rapid precision diagnosis for the improvement of the breaking performance of the miniature circuit breaker,and has great practical significance in engineering.

Key words: precision measurement, miniature circuit breaker, high speed photography, splitter voltage, short circuit breaking

中图分类号:

TM561

杨文强, 张保亮, 张蓬鹤, 袁学兵, 赵虎. 数字化精密测量技术及小型断路器分断性能提升研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(8): 6-10.

YANG Wenqiang, ZHANG Baoliang, ZHANG Penghe, YUAN Xuebing, ZHAO Hu. Research on Digital Precision Measurement Technology and Micro-Breaking Performance Improvement of Miniature Circuit Breaker[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2021, 0(8): 6-10.

图/表 13

图1

图2

图3

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图9

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表1

图11

图12

参考文献 18

[1]	张业. 小型断路器分断电弧磁吹效果仿真研究与试验分析[J]. 电器与能效管理技术, 2019(18):13-19.
[2]	袁学兵, 赵虎, 蔡明阳. 塑壳断路器短路分断试验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2020(6):1-4.
[3]	满家健, 吴翊, 杨飞, 等. 基于CCD高速摄影仪的直流电弧实验研究[J]. 电工电气, 2015(7):38-42.
[4]	YIN J, WANG Q, LI X W, et al. Numerical study of influence of frequency and eddy currents on arc motion in low-voltage circuit breaker[J]. IEEE Transactions on Components,Packaging,and Manufacturing Technology, 2018, 8(8):1373-1380. doi: 10.1109/TCPMT.2018.2849985
[5]	李兴文. 低压断路器研发新技术综述[J]. 电器与能效管理技术, 2015(9):1-14.
[6]	刘洪武, 陈德桂, 李兴文, 等. 采用自聚焦透镜的开关电弧运动形态光纤测试系统[J]. 中国电机工程学报, 2003, 23(9):126-131.
[7]	SHIN D, GOLOSNOY I O, MCBRIDE J W. Arc modelling for switching performance evaluation in low-voltage switching devices[C]// 28th International Conference on Electric Contacts, 2016:41-46.
[8]	SHIN D. A study of re-ignition phenomena and arc modelling to evaluate switching performance of low-voltage switching devices[D]. Southampton:University of Southampton, 2018.
[9]	HAUER W, ZHOU X. Reignition and post arc current phenomena in low voltage circuit breaker[C]// ICEC 2014,The 27th International Conference on Electrical Contacts, 2014:1-6.
[10]	麦荣焕, 费翔, 许巧云, 等. 相控断路器电磁缓冲与分闸特性研究[J]. 高压电器, 2020, 56(11):160-166.
[11]	熊显智, 王平. 真空断路器弹簧操动机构凸轮优化设计[J]. 高压电器, 2020, 56(11):116-123.
[12]	王铠, 张晶焯, 伍国兴, 等. 智能相控断路器在35 kV并联电容器投切中的应用[J]. 广东电力, 2020, 33(1):133-139.
[13]	胡光福, 沈忠威, 陈晨, 等. 基于模型法的断路器操动机构数值仿真研究[J]. 浙江电力, 2020, 39(1):97-102.
[14]	刘黎, 任敏强, 李剑波, 等. 舟山柔直直流断路器用电容器运行评价[J]. 浙江电力, 2019, 38(12):107-110.
[15]	李春华, 郭彦勋, 李海锋. 电容式直流断路器研究综述[J]. 广东电力, 2019, 32(10):89-95.
[16]	吴杰, 薛太林, 靳贰伟. 基于超导限流器的直流断路器的应用研究[J]. 自动化与仪表, 2019, 34(8):1-4,9.
[17]	赵洪山, 赵阳, 宋玮, 等. 基于结构分析的断路器操作机构的建模及仿真分析[J]. 高压电器, 2021, 57(8):32-40.
[18]	胡光福, 沈忠威, 李电, 等. 真空断路器投切电容器组试验参数选择及判据的分析[J]. 电力电容器与无功补偿, 2019, 40(6):7-11.

项目	触头打开时间/ms	弧根转移时间/ms
原模型	2.0	1.5
方案1	2.1	1.4
方案2	1.9	1.3

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Research on Digital Precision Measurement Technology and Micro-Breaking Performance Improvement of Miniature Circuit Breaker

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[1]	潘庆元. 小型断路器双金属片热弯曲特性的实验仿真[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(2): 46-52.
[2]	何志鹏, 赵虎. 小型断路器电寿命试验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(1): 19-26.
[3]	曾谊, 陈卢明, 吴建生, 李继丹, 欧阳海军, 童伟. 双断点塑壳断路器触头机构在极限短路分断能力试验中的振动性研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(1): 31-34.
[4]	胡金利. 小型断路器磁脱扣优化仿真分析及实验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(1): 51-56.
[5]	黄佳, 任昌宾, 张彦阳. 小型断路器接线端子温升研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(8): 40-42.
[6]	张海根, 程少勇, 付志超. 基于TRIZ理论的低压塑壳断路器操作机构优化[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(7): 40-44.
[7]	李学琳, 蒋顾平, 施晓蓉. 提升直流塑壳断路器短路分断能力的设计研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(7): 45-50.
[8]	黄彬, 张宇星, 刘诚. 功率因数和合闸相角对小型断路器短路试验的影响[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(6): 58-62.
[9]	彭陈仡, 程少勇, 付志超. 塑壳断路器的交、直流短路分断特性对比研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(6): 73-78.
[10]	胡金利. 基于双金属片精细建模的小型断路器热脱扣仿真及实验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(4): 34-39.
[11]	赵杰, 周智鹏, 楚肖风. 智能小型断路器典型小负载电气特性分析[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(2): 45-47.
[12]	廉世军, 武建文, 张路明, 王苏华, 刘科新. 适配MCB实现IoT功能的装置设计与实现[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(1): 49-53.
[13]	袁学兵, 赵虎, 蔡明阳. 塑壳断路器短路分断试验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(6): 1-4.
[14]	杨文强, 张蓬鹤, 张保亮. 小型断路器温升预测与仿真分析[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(6): 25-29.
[15]	沈先, 王冰青. 小型断路器机构脱扣速度的优化设计[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(6): 36-40.