双线圈涡流斥力快速操动机构的参数匹配与优化设计

连莹， 缪希仁， 庄胜斌， 江灏

(福州大学电气工程与自动化学院， 福建 福州 350108)

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近年来， 随着新能源发电的大力推广， 分布式电源的多元化接入正改变传统低压电网的运行方式及结构形态， 低压交流系统将面临电压等级增多、 供电可靠性降低、 短路容量提升等问题. 面对低压配用电系统结构复杂程度及系统负荷的不断增加， 智能电网对低压系统控制与保护提出了更高的技术要求[1]. 目前， 低压控制与保护电器技术主要利用接触器的操动机构与断路器的短路快速脱扣装置对同一套系统进行控制， 操动机构特性决定了产品的动作可靠性， 但现有操动机构大多存在零件数量多， 结构复杂等问题， 导致机构可靠性不高[2].

与传统操动机构相比， 涡流斥力机构因其可快速分合等特点在开关领域得到国内外学者的关注. 涡流斥力机构可实现大于2 m·s-1的平均分闸速度， 大于现有弹簧断路器1.5 m·s-1的平均分闸速度[3]， 具有优越的速动性能. 李志兵等[4]将涡流斥力机构与碟簧机构联合应用于高压快速转换开关， 实现满行程0.8 ms 内分闸， 2.3 ms内合闸. 王子建等[5]将双向电磁斥力机构及碟簧机构联合应用于10 kV 快速真空开关样机， 满行程动作时间为1.6 ms. 但这些样机的开断/关合能力未达到工业化要求， 其运动末期动能与电源初始电能的比值不高， 即驱动效率低的问题未得到改善， 且其现有应用大都集中在中高压领域， 并未完整应用于低压控制与保护电器中……