短路电流上升率对熔断器弧前特性影响的仿真与实验研究

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1、Vo1．30No．22010．2船电技术{应用研究短路电流上升率对熔断器弧前特性影响的仿真与实验研究蒋小伟庄劲武戴超(海军工程大学电气与信息工程学院，武汉430033)摘要：限流熔断器通常在短路电流上升过程中熔断，为了寻求短路电流上升率对熔体的弧前特性的影响，本文利用ANSYS有限元分析软件，以狭颈截面积为0．16mm的熔体为例，对其进行了建模。仿真结果表明，在相同截面断口、短路电流上升率为2～2OA／its的条件下，弧前，2f随着电流上升率的增大而减小：电流上升率在10A／gs以上，弧前，2f基本一致，变化率小于5％，在10A／gs以下，上升率为2A／its其弧前ft比1

2、0A／its时增大了约21％。在相同电流上升率、狭颈形状的情况下，弧前，2f与狭颈截面积的平方成正比。并通过实验验证了仿真分析的正确性。关键词：短路电流上升率熔断器弧前特性ANSYS中图分类号：TM563．1文献标示码：A文章编号：1003-4862(2010)02—0001—04SimulationandExperimentofEffectofShortCircuitCurrent’SRiseRateonFuse’SPre—arcingCharacteristicsJiangXiaowei，ZhuangJinwu，DaiChao(NavalUniversityofEngi

3、neering，Wuhan430033，China)Abstract：Current-limitingfuseusuallybreaksintheriseprocessofshortcircuitcurrent,inordertoinvestigatetheeffectofshortcircuitcurrent'srateofriseonpre—arcingcharacteristic．BasedonANSYSanalysisandfuse-elementwhichiscrosssectionis0．16mm，asimulationmodelisgiveninthispap

4、er．Thesimulationresultshowsthatwhentheshort—current'srateofriseisbetween2—20A／its．pre—arcingftdecreaseswhenshortcircuitcurrent'srateofriseincreases：whenshortcircuitcurrent'srate，ofriseisabove10A／its．change-rateofpre-arcingItislesserthan5％；Whenshortcircuitcurrent'srateofriseis2A／~ts，thepre—

5、arcingI。tincrease21％comparedwiththeoneof10A／its．／nthesameshortcircuitcurrent'srateofriseandshapeofcrosssection，thepre—arcingIZtandcrosssectionsquareareindirectproportion．Theexperimentprovesthecorrectionofthesimulation'sanalysis．Keywords：shortcircuitcurrent'sriserate~fusepre—arcingcharacter

6、isticsANSYS合的熔断器的选用上，其弧前特性就显得特别重引言要。在现有的文献中，一般都是在恒定的电流下国内外有关限流技术研究的文章有很多n一1，计算其弧前时间J，实际中限流熔断器一般在短限流式熔断器是目前唯一商业化的故障电流限制路电流的上升过程中就起弧限流了。针对这种情器，因其各种优点，被广泛地用于电力系统中的况，本文利用有限元方法，建立了热电耦合模型，发电机、变压器等设备的保护上刚。在与电器配分析了不同短路电流上升率对熔体弧前，2f的影响和在同一短路电流上升率下，不同熔体截面和收稿日期：2009．08．12弧前，2f的关系，并设计了实验电路。实验结果验作者简介：蒋

7、小伟(1981一)，男，硕士研究生，研究方向证了仿真的正确性，为限流熔断器的设计提供了为电力系统自动化及安全运行。船电技术f应用研究依据。和计算量，选择合适的子步数。以本文中狭颈截面0A6mm、电流上升率10A／gs为例，取载荷2基于ANSYS的有限元建模与假设条件

8、步持续的时间间隔为410gs，然后定义负载电流针对电流场和温度场耦合的复杂问题，一般为4100A，斜披载荷，子步数为30。用有限元方法进行求解。本文采用通用的有限元利用ANSYS的后处理器可计算熔体各部分分析软件ANSYS进行计算。ANSYS软件是集结