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技術文章

限流熔斷器的重要作（zuò）用
 限流熔斷器是電力係統中十分（fèn）常（cháng）見的保護裝置,主要用來（lái）保護發電機、變壓器等重要設備。限流熔斷器在快速切斷短路電流的同時（shí）,不可避免地會產生較高的開斷過電壓反作用於被（bèi）保護設（shè）備上,可以使用避雷器與限流熔斷器組合來限製這種過電壓。本課題主要研究限流熔斷器的熔斷過程以及開斷過電壓情況,為設計避雷器提供依據,也可以為（wéi）熔斷器的設計提供幫助。 熔斷器的熔斷過程是一個熱電耦合的複雜物理過（guò）程,本文根據電磁（cí）場理論中的電流連續性方程對限流（liú）熔斷器熔體建立了（le）溫升的（de）電流場物理模型;根據傳熱學理論中描述有內熱源的溫度場的微分方程建立了熔體溫升（shēng）的溫度場物（wù）理模型;利用能（néng）量守恒定律把電流場和溫度場方程聯立起來（lái）,並進行一（yī）係（xì）列的假設和簡化,建立了描述熔體熔斷過程的熱電耦合數學模型。對方（fāng）程組的求解選用有限元方法,並引入大型通用有（yǒu）限元計算軟件ANSYS對上（shàng）述數學模型進行輔助計算。本文以兩種不（bú）同幾何形狀的（de）熔（róng）體為例（lì）,詳（xiáng）細介紹了在ANSYS中建立熔體實體模型、確（què）定邊（biān）界條件、加載並求解（jiě）的全過程。由計算結果與實（shí）際試驗曲線（xiàn）對比可得:該種方法能夠比較準確地計算出較大短路電流下(熔斷器額定電流的50倍以上)熔斷（duàn）器的弧前時間,誤差一般在5%以（yǐ）內;同時還可（kě）以算得（dé）熔斷器在弧前的電阻（zǔ）時間特（tè）性,為開斷過電壓仿真計（jì）算電路中的限流熔斷器模型提供（gòng）數據。 對熔斷器開斷產生的（de）過電壓研究（jiū）,是以限流熔斷器開斷短路電流試驗電路為研究主體。在電（diàn）磁暫態計（jì）算程序——EMTP/ATP中,根據實際（jì）情況建（jiàn）立了熔（róng）斷器（qì）開斷試驗電路的仿真模型,其中熔斷器模型采用一個時間變量非線性電阻和開關的（de）組合來代替,前者代表熔斷器熔斷過程的弧前電阻,後者控製開斷時間,兩者均由ANSYS計（jì）算得到。把上述兩種熔斷器的計算結果運用於ATP仿（fǎng）真電路中,得到（dào）相（xiàng）應狀態下的仿真波形（xíng）。將實測波形與仿真結果進行比較,熔斷器端過電壓的（de）幅值（zhí）比較準確,誤差不超過5%。但是電（diàn）壓波形相差較大,特別是弧後部分。本文*後對誤差原因（yīn）進行了分析,並運用多個非線性電阻串聯的方法,在ATP仿真電（diàn）路中構建了更為準確（què）的熔斷器模型（xíng）,采用這（zhè）種改進的仿真電路,可以得到與實測電壓十分接近的仿（fǎng）真結果。

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