新型12kV充气式真空断路器的设计与研究

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1、硕士学位论文新型12kV充气式真空断路器的设计与研究DesignandResearchontheNewTypeof12kVInflatableVacuumCircuitBreaker学号：21013001完成日期：2013．05．01大连理工大学DalianUniversityofTechnologylIIIIIIIlllllllllHIIIIlllllllllllI—Y2416121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

2、发表的研究成果，也不包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。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：刍型!圣型查堑型壅!垒堑嶝丛丑查缉盈：作者签名：型主型日期：丝!墨年JL月』一日大连理工大学硕士学位论文摘要随着智能电网的建设和发展，对电力系统中的控制和保护设备有着更高的要求，智能化的开关设备成为发展的趋势。近几年，在国家大力发展城乡经济的政策激励下，城乡经济发展迅速，用电量也越来越高，对电力开关设备的可靠性要求也越来越严格。本文取型于12kV负荷开关结构模型，设计一款全新的1

3、2kV真空断路器，其采用水压涨型外壳结构，为全封闭结构，防潮，防凝露，适用于高温潮湿地区；且性能稳定可靠，整体结构紧凑合理，具有体积小，重量轻的优点。采用永磁机构作为其操动机构，可实现手动或者电动分、合闸操作，并提供远端控制接口，可与控制器配套实现配电自动化。针对断路器所配用的永磁操动机构，本文采用电磁场分析软件ANSOFT，对该机构的静态特性、动态特性分别进行了仿真研究，优化模型尺寸，达到了断路器的技术要求。分析了不同电容电压对分闸特性的影响，及不同电容电压和不同线圈匝数对合闸特性的影响。建立自动重合闸仿真系统，验证永磁机构及其控制系统的可靠性。在此基础上，制作了永

4、磁操动机构样机。以ATmegal6单片机为主控单元设计永磁机构的控制系统，采用IGBT桥式电路，有效地完成了永磁机构机械特性的型式试验。试验结果表明，所设计的永磁机构性能良好，有很好完成分、合闸及自动重合闸操作。此外，断路器全新小型化的水压涨型外壳机构，紧凑的结构安排，使得三相之间距离较近。为了分析其绝缘性能，本文采用ANSOFT电场求解器，分别对断路器处于合闸状态时，动静端施加42kV电压，进行lmin工频电压仿真分析，AB相动静端施加75kV电压，进行雷电冲击电压仿真分析；对断路器处于分闸状态时，AB相动端施加75kV电压，进行雷电冲击电压仿真分析。结果显示，内充

5、0．12MPaSF6(20℃)气体的结构具有良好的绝缘性能。为进一步评估其绝缘能力，对其进行绝缘性能型式试验认证，结果表明，该设计拥有良好的工频耐压水平和承受雷电冲击电压的能力。关键词：真空断路器；ANSOFT；永磁机构；动态特性分析；绝缘性能分析本论文获得国家自然科学基金项目(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2013重大科技项目(智能开断技术及产品研制)的支持新型12kV充气式真空断路器的设计与研究DesignandResearchontheNewTypeof12kVInflatableVacuumCircu

6、itBreakerAbstractWiththeconstructionanddevelopmentofthesmartpowergrid．ithashigherrequirementsonthecontrolandprotectiondevicesinpowersystem，andtheintelligentswitchgearbecomesthedevelopmenttrend．Inrecentyears，withtheinspirationofthenationalpolicyofvigorouslydevelopingtheurbanandruralecono

7、my，thedevelopmentofurbanandruralareas’economyenjoysarapidgrowth．Consequently，theelectricityconsumptionbecomeshigherandtherequestforthereliabilityofpowerswitchgearbecomesstricter．BasedontheWaterpressureupCaseConfigurationof12kVloadswitch,thethesisdescribesanewtype12kVvacuumcircu