高压大电流电弧触发式混合型限流熔断器关键技术研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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高压大电流电弧触发式混合型限流熔断器关键技术研究

项目名称：高压大电流电弧触发式混合型限流熔断器关键技术研究
项目类别：面上项目
批准号：51177169
申请代码：E070403
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：庄劲武
依托单位：中国人民解放军海军工程大学
批准年度：2011

中文摘要：

电子测控式混合型限流熔断器是目前广泛应用的高压大电流限流保护装置，但其电子线路抗干扰能力差、需要外接控制电源、结构复杂导致其可靠性低、成本高，一直困扰着工业用户。本项目提出了基于电弧触发式的混合型限流熔断器，它包括三个关键部件电弧触发器、爆炸开断器及灭弧熔断器。本研究利用电热耦合理论分析触发器的最佳结构，以获得在满足温升要求下最快的短路电流触发特性。利用换流过程及介质恢复理论分析在高压大电流情况下的开断器换流过程及开断后的介质恢复曲线，以此设计灭弧熔断器的弧前时间和弧压幅值，防止造成开断器重击穿。利用石英砂中电弧模型对灭弧器内的熔体结构及填料进行优化设计，获得既能和开断器可靠配合完成换流过程及介质恢复过程，又能熄灭高压大短路电流的灭弧器设计。在各关键技术的基础上获得实用化的高压大电流电弧触发式混合型限流熔断器技术。

中文主题词：高压；大电流；电弧触发式；混合型；限流熔断器

英文摘要：

high voltage；high current；arc trigged；hybrid；current limiting fuse

英文主题词： high voltage；high current；arc trigged；hybrid；current limiting fuse

结论摘要：

针对现有高压大电流限流保护装置需要外接电源、结构复杂等诸多问题，提出了一种高压大电流电弧触发式混合型限流熔断器的解决方案。分析了该方案需要解决的关键技术，对其三大组成部件--电弧触发器、开断器、灭弧熔断器提出了设计原则。提出了采用扁矩形孔熔体的电弧触发器方案，建立了其稳态电流场模型以计算电阻，又建立了考虑固-液-气相变过程的瞬态热电场耦合模型以计算弧前时间，优化设计后的电弧触发器狭颈电流密度达到3300A/mm2。提出了中分型爆炸母线式结构的开断器方案，建立了开断器与灭弧熔断器之间的换流数学模型，研究了提高换流速度的可行方案。建立了开断器爆炸过程的数学模型，优化设计了其结构参数，仿真得到其爆炸过程总开距增长速度达到253m/s，断口处爆炸气流速度可达1300m/s，实测换流弧压达400V。针对高压大电流应用的灭弧熔断器，建立了半经验式燃弧模型对其燃弧过程进行仿真计算。最后，设计了10kV-1600A，40kA分断能力和10kV-3150A，50kA分断能力两种型号的整机装置，装置在有国家认证资质的试验站通过了温升和短路分断型式试验。

成果综合统计