[发明专利]混合式直流断路器中串联多断口机械开关的均压仿真方法

权利要求书

1.混合式直流断路器中串联多断口机械开关的均压仿真方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、建立三维模型；根据混合式直流断路器中串联多断口机械开关的实际结构尺寸和设计方案来构建三维模型；

步骤2、进行有限元电场仿真；将步骤1中三维模型导入有限元软件，剖分网格形成有限元模型，加载电压进行电场及电位分布计算，求解各断口的电压分配特性，同时提取三维仿真模型的分布电容参数，建立简化分布电容模型；

步骤3、进行电路仿真；根据步骤2建立的简化分布电容模型，添加各断口绝缘电阻，构建串联多断口机械开关的电路模型，加载开断过程中机械开关承担的电压波形进行仿真；

步骤4、均压仿真；以步骤3电路模型为基础，在各个断口并联均压组件，基于控制变量法，先设为一定值，分别改变均压电阻、均压电容及限流电阻参数进行仿真，求解参数均压系数、元件通流、耐压、电阻功率，根据所求参数对比应用场景的需求及元件限值逐步选定均压组件的取值；

步骤5、均压效果及完全性校验；对步骤4选定的均压组件进行仿真，验证其是否满足均压系数达标同时元件安全性在允许范围内的要求；若不满足，则相应微调均压组件参数，并重新进行步骤5，直至达到要求。

2.如权利要求1所述的混合式直流断路器中串联多断口机械开关的均压仿真方法，其特征是，步骤2的实现包括：

步骤2.1、将步骤1构建的三维模型导入有限元软件，根据其实际结构对各部件赋予相应的材料属性和单元，并进行体网格剖分，形成多断口机械开关有限元模型；

步骤2.2、完成有限元电场仿真的参数设置；将步骤2.1建立的多断口机械开关有限元模型施加边界条件和电压，其中边界条件包括接地导体电位为0，及相连的金属导体等电位，电压施加于高压端断口的静触头；

步骤2.3、采用有限元软件仿真计算多断口机械开关电场，提取各断口电压分布比例以及分布电容参数，忽略分布电容参数中远小于其它值的分布参数，从而建立简化分布电容模型。

3.如权利要求1所述的混合式直流断路器中串联多断口机械开关的均压仿真方法，其特征是，步骤4的实现包括：

步骤4.1、在各个断口的断口电容和绝缘电阻上并联均压组件；

步骤4.2、保持其他均压组件参数不变，改变均压电阻参数进行仿真计算，根据关断并达到稳态后均压电阻的发热功率确定均压电阻的功率限值；根据断口电压峰值除以均压系数确定均压电阻承受电压限值；均压系数大于等于90％；

步骤4.3、保持已经确定的均压电阻和未确定的限流电阻不变，改变均压电容参数进行仿真，根据均压系数参数大于等于需求的均压系数确定均压电容的额定电容值，仿真中均压系数按各断口的平均最大电压除以单个断口电压的最大值计算，同时根据断口电压峰值确定实际元件选取时的耐压能力；

步骤4.4、保持已经确定的均压电阻和均压电容参数不变，改变限流电阻参数仿真，使均压电容电流峰值降至均压电容可承受通流能力以内，限流电阻的额定电阻值即为满足该条件的仿真参数值，同时根据耐受暂态电流大于等于均压电容电流峰值仿真值、吸能容量大于限流电阻暂态吸能仿真值确定实际限流电阻的参数选取。