基于强迫过零技术直流开断的动态因素研究

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1、硕士学位论文基于强迫过零技术直流开断的动态因素研究StudyonDynamicFactorsForcedZero--crossingTechniquebasedonDCInterruption学21113002完成日期：2Q!垒!Q墨!Q2大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包

2、含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文题目：基量堕盈重巡筮益§肇的劲壅因重缉羟作者签名：奎基熬日期：圣翌2丝年—‘月—厶日大连理工大学硕士学位论文摘要近年来，随着直流输电系统的快速发展，直流输电的应用不仅仅局限于舰船、地铁与轻轨，而在大电网建设中亦占据重要位置。直流断路器作为开断直流的重要设备，其需求也随之增加，对其可靠性的要求越来越严格。在交通工具直流系统中多采用降低电压降、增大电流这一代价来实现大容量运行，发生故障时，故障

3、电流上升到相当高的水平，因此需要短时间内将故障电流限制在较低水平，避免对断路器以及其它电力设备的冲击；而在高压直流输电系统中，主要采用换流站方式进行直流开断，这种方式运行复杂，经济型以及灵活性均低于直流断路器。因此对于直流断路器的研究是有着重要实际意义。本文采用在直流的基础上叠加交流电流来实现人工强迫过零分断。在这一过程中，灭弧室的打开速度、转移电流的投入时刻、电流强迫过零的变化率、触头间隙磁场情况等相关动态因素都直接影响着真空中直流强迫过零后间隙中的介质恢复情况，从而影响直流电弧熄灭的特性。首先采用ATP建立

4、真空电弧模型对实验过程中在不同因素下电流与断口电压变化情况；应用ANSOFT对不同斜率转移电流下触头间隙磁场对电弧影响情况进行仿真分析；时序控制器以单片机ATmegal6L为主控单元，通过键盘改变相应触发时序；实验中试品断路器采用高速斥力机构，通过改变断路器分闸电容预充电电压，机构速度有明显变化。通过实验采集不同因素下电弧图像并对图像进行提取特征。对于触头纵向磁场进行仿真得出频率的改变对于磁场影响显著，在触头表面的分布与结构有重要的关系；对于电弧图像灰度处理，可以明显看出电弧燃烧过程中的烧蚀情况，主要集中在触头

5、阴极，随着过零斜率的增加，在阳极烧蚀逐渐增强；在开距为0．5．3mm内时，同种开距，速度越小燃弧面积越大，对触头的烧蚀严重；在3-Smm时，阴极表面的燃弧随着速度的增加不断的加重，对阴极表面的烧蚀严重。综上所述，在实际开断过程中存在一定的开断速度，使得燃弧在阴极与阳极之间燃弧比较均匀，对触头的烧蚀相对比较轻。关键词：直流断路器；ATP；数字图像处理；电弧面积；电弧灰度图像本论文获得国家自然科学基金项目的资助(项目编号：51277019)，大连理工大学基本科研业务费专项资金项目(DUTl2LK06)和国家电网20

6、13重大科技项目(智能开断技术及产品研制)的资助基于强迫过零技术直流开断的动态因素研究StudyonDynamicFactorsForcedZero-crossingTechniquebasedonDCInterruptionAbstractInrecentyears，withthedevelopmentofHVDCsystem，theapplicationofHVDCiSnotlimitedtoships，subwayandlightrail．ItCanalsobeappliedtotheconstructi

7、onoflargepowergrid．AsanimportantdeviceforinterruptingDCcurrent，thedemandoftheDCcircuitbreakersbecomelargerandlarger，highreliabilityisrequired，too．Lowervoltageandhighercurrentisappliedtoachievethehighcurrent-capacityoperationinvehicleDCsystem．WhenafailureOCCu

8、rS，thefaultcurrentrisestoaveryhigh1evel，faultcurrentshouldbe1imitedtoalowlevelinashorttimeinordertoavoidtheimpactonthecircuitbreakersandotherelectricalequipment．IntheHVDCsystem，DCconverterstatio