热磁式塑壳断路器一般使用双金属片进行过载脱扣保护。双金属片的位移通过变形弯曲来打动操作机构实现过载脱扣保护。双金属片的受热弯曲位移是最主要的特性设计,另外需要校核弯曲力能否克服脱扣力,并且要求双金属片的发热达到一定范围。最后,通过实例计算验证了双金属片的设计与选用方法。
万能式断路器的钥匙锁附件为电力系统的用电安全及节能等方面提供保障。介绍了现有万能式断路器钥匙锁的结构及工作原理,举例说明了其在供电系统中的一些运用场景。在现有钥匙锁的基础上改进设计,提出了一种新结构的双钥匙锁,能在一些电源数量较多且联锁逻辑关系较为复杂供电系统的停电检修、电力调配及防止人员误操作等方面起到重要作用。
虽然基于SiC的图腾柱无桥功率因素校正(PFC)电路性能优,但仍存在固有的过零点电流尖峰的问题。为抑制过零点电流尖峰,在深入分析图腾柱无桥PFC电路过零点电流尖峰基础上,提出在过零点附近过渡区间插入基于数字控制的新电流尖峰抑制电路。新控制策略包含在过零点前插入实现快切换桥臂开关管软启动的控制,和过零点后采用增强PI控制器的控制。为实现平滑软启动,进一步提出基于实时电流闭环PI反馈的软启动策略。新控制策略电路模态少,控制简单有效,实现容易。
从范围、术语和定义、特性、产品数据和资料以及结构与性能要求、试验和附录对IEC 60947-1:2020《低压开关设备和控制设备 第1部分:总则》与GB/T 14048.1—2012的差异进行分析,指导低压电器设备的研发设计、生产制造及检测认证,引导用户正确使用国内外标准。
针对准谐振工作模式的反激电路的开关管开通损耗高、开通时du/dt大导致EMI差的问题,提出一种斜率检测谷底导通控制方法。有效提高了谷底电压的检测精度,降低了开关管的开通电压,降低了开通损耗;减小了开通时开关管的du/dt,改善了电路的电磁干扰(EMI)性能。详细分析反激电路及所提控制方法的原理和工作过程,以及所提控制方法对电路EMI特性的影响,并设计了关键参数。最后,仿真和实验给出了样机在功率20~40 W,输入电压DC 430 V,输出恒流DC 1.05 A的效率曲线和EMI特性曲线,并与目前广泛运用的去磁检测法对比,验证了所提出控制方法的有效性。
采用视频图像的色彩特征算法对断路器分、合状态指示灯进行图像识别。将典型图片进行区域分割,针对指示灯分、合图像特点,采用6值灰度构造方法,构造图片的色彩特征,用多种环境下历史图片进行特征采集、训练,得到在线识别的特征专家知识库。最后,根据特征专家知识库,对在线视频图片进行实时分析,对比预设值发出警报。算例采用运行中的铁路牵引变电所实时图片数据,进行了断路器分、合状态的图像识别,结果表明所提方法在在线图像识别方面的可行性,具有一定实用价值。
研究交流接触器的端子温升性能,在提高线路安全方面有着重要的意义。从触头材料、导电板材料和触头工作面形状等方面进行接触器温升对比试验,分析对端子温升的影响,以及机械寿命后对端子温升的影响,并提供改善端子温升性能的方向。
针对技术特点呈现差异化发展的高压直流接触器,通过非加压设计,从触头开距、灭弧栅片、驱弧磁场、分断速度以及燃弧气体的流动等不同角度对比分断波形,以研究空气介质的直流电弧分断技术。经结果对比分析,合理的气道与灭弧栅片布局对于电弧的熄灭最为关键,一定范围内的驱弧磁场能保证电弧的有效拉伸,一定的触头开距与分断速度能够有效控制燃弧时间。
为了提高交流接触器的电寿命,结合电弧熄灭原理和电弧熄灭方法,提出了3种不同结构的灭弧系统。通过试验验证,灭弧室盖板设置电弧通道、引弧片向上倾斜的角度、最后一片灭弧栅片的折弯角度,都对交流接触器的电寿命有着重要影响。这对交流接触器的灭弧系统设计具有一定参考意义。
为了获取真空断路器的机械特性信息,需要对其进行参数测量和状态分析,而计算断路器合闸速度需要获得动、静触头的刚合点。首先介绍了几种断路器机械特性测试用的传感器,梳理比较了现有的几种断路器刚合点提取方法,明确各个方法的优缺点,并结合滤波求导法提取某型断路器刚合点,同时与真实的刚合点进行对比。在在线监测应用中,所述几种方法均可以提取断路器刚合点,实际应用中要有所取舍。
针对交流接触器中短路环断裂导致动铁心振动的问题,以减小碰撞能量对短路环影响为切入点,优化短路环的抗断裂性能。运用有限元法对短路环装配应力进行分析,进而剖析短路环的断裂机理,并通过交流接触器机械寿命测试对仿真结果进行验证。通过仿真研究短路环装配、线圈单元匝数、电磁系统反力、电磁系统动铁心结构对短路环抗断裂能力的影响,并对结果进行试验验证。结果表明,提出的优化方案减小了碰撞能量对短路环的冲击,提高了短路环的抗断裂能力,为交流接触器短路环设计优化提供指导。
首先,从直流电路模型的微分方程出发阐述直流断路器电弧熄灭原理,分析负载的时间常数对直流电弧的能量、电弧电压、燃弧时间的影响。其次,通过二维电弧模型仿真分析在不同时间常数(5 ms、10 ms)下的电弧熄灭过程以及电弧电压特性,得到时间常数对于燃弧时间、飞弧以及峰值电弧电压具有决定性影响,并通过物理实验来验证仿真结果。基于负载对直流断路器电弧特性影响的研究,对掌握如何快速熄弧,减少电弧对触头的烧蚀,提高直流断路器分断可靠性提供了一定的参考。
为研究螺栓紧固型连接铜母排间接触电阻的主要影响因素,以螺栓连接的矩形铜母排为研究对象,进行了铜母排间接触电阻的理论分析、仿真分析以及实验验证。通过研究表明,接触电阻主要取决于垫圈下方的接触面积和接触压强。在理论分析的基础上,首先利用多物理场耦合有限元分析软件建立了螺栓紧固型连接铜母排的仿真模型;然后,进行不同螺栓预紧力和不同搭接长度下的连接电阻仿真分析;最后,将连接电阻实验结果与仿真结果进行了对比分析,验证了所提结论的正确性。
通过热稳定性和导体载流量分析,明确了接触桥材质、导体载流量等因素对交流接触器短时耐受电流能力的影响。对4种接触桥的不同材质和生产工艺进行调整,通过试验对比研究其短时耐受电流能力。试验结果表明,选用高导电材料作为导体、增大导体截面积能有效地改善交流接触器的短时耐受电流能力。
根据《国网标准化低压开关柜设计方案(2020版)》要求,低压成套无功功率补偿装置需进行投切试验。以低压成套无功功率补偿装置投切试验为研究对象,分别提出了分相补偿和三相共补投切试验的测量方法,并对试验结果进行分析研究。针对低压集成无功功率补偿装置,提出了投切试验的测量方法,且易于实现。
125 A壳架以下塑壳断路器是塑壳断路器中的主力军,对其进行的整合提升主要是将63 A、100 A壳架产品提升至125 A,其中又以短路分断为主要难点。通过产气材料,初步增加分断能力;通过栅片电压测量分析,对灭弧室的栅片灭弧情况进行量化数据分析;通过电磁力的仿真,优化触头部分的磁场。通过改进设计,新的125 A壳架产品可代替原有产品,满足性能,同时降低主要产品的成本。
国内新型储能建设高速推进,储能电站的健康状态受运行工况及环境等影响,各单体电池将出现不同程度的不一致情况,严重者将影响电站运行安全。通过分析不同运行工况下储能单体电池电压、温度偏差情况,结合单体电池平均电压、极差电压、电压标准差、电压变异系数、极差温度、最大温度指标参量,采用层次分析法提出储能单体电池一致性综合评估方法。其可量化反映单体电池的一致性程度,避免分级的不统一和粗放性,为储能电站电池运维分析提供理论支撑,提高储能电站的安全运行。
E型交流接触器常用于频繁接通和分断中小容量交流主电路,电磁系统材料利用率较低且吸合过程触头弹跳剧烈。E型斜极面铁心中柱与边柱斜面角度、方向之间存在着一定关系,若设计不当将导致铁心受到电磁吸力横向分量的影响,使吸合不稳定。建立多物理场耦合仿真模型,采用多策略融合的粒子群算法,从铁心斜面角度、分磁环结构以及节能节材等多因素考虑,对E型斜极面铁心结构的交流接触器电磁系统进行优化设计,根据优化结果制作了样机并进行实验验证。结果表明,优化后的斜极面交流接触器能够达到节能节材,减轻触头弹跳的目的,具有良好的动态特性和经济效益。
交流接触器的吸合过程与其响应速度以及可靠性密切相关。首先介绍了一种可调整触点开距的交流接触器实验系统,同步实时采集吸合过程中的触点电压、动铁心位移和线圈电流等波形。然后,研究触点开距对吸合时间、回跳时间以及稳定时间的影响。最后,讨论了交流接触器在不同触点开距下的吸合特性。
电力系统断路器分合闸控制回路通常使用电磁继电器实现回路自保持。针对国产化替代测试中一例保持继电器触点粘连的问题进行分析,发现由于继电器结构设计原因导致上电后抖动次数较多、时间较长。测试表明在断路器跳合闸线圈工作电流较大的应用场景下,继电器上电抖动可能使触点产生烧蚀并产生粘连故障。在电力系统断路器分合闸回路选用保持继电器时,需考察继电器的触点弹跳时间、弹跳次数,避免应用中产生触点粘连问题。
