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Published:2026
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田宇, 尹升, 解克佳, et al. 高压快速断路器用快速控制阀多场耦合仿真及设计[J]. 2026, 50(4): 1780-1789.
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田宇, 尹升, 解克佳, et al. 高压快速断路器用快速控制阀多场耦合仿真及设计[J]. 2026, 50(4): 1780-1789. DOI: 10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1978.
换流变等特高压大型充油设备中,由于长时间的电弧故障引起的压力突然升高会引起其爆燃,需要断路器快速切除故障电流,缩短能量注入时间,降低故障扩大风险。常规断路器用电磁铁触发启动,时间长达13ms,无法满足快速性要求。提出一种800kV快速断路器用快速控制阀设计方案,利用电磁斥力机构直驱控制阀阀芯,能够大幅缩短启动时间。建立快速控制阀的电磁场-结构力学-液压流体力学多物理场耦合仿真模型,有效解决电磁斥力驱动模块和阀主体油路间独立分析不准确的问题。首先分析控制阀液压反力特性,获得节流口尺寸及运动速度对油路中压力及流速分布的影响,获得合适的节流口设计范围。进而通过耦合仿真,分析阀主体节流口半径、电磁斥力驱动模块参数对油压、反力、动作特性及应力分布的影响,同时计及机械应力的影响,提出快速控制阀设计参数。基于仿真研究,研制了快速控制阀及800kV快速断路器样机,试验表明:机构启动时间有效减小至2.86ms,缩短了约78%,进而使分闸时间由20ms减小至7.86ms,满足设计要求,验证了仿真的有效性,为高压快速断路器的研制提供技术支撑。
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