[发明专利]一种断路器触头系统短时耐受过程中热稳定性的计算方法

摘要

本申请提供了一种断路器触头系统短时耐受过程中热稳定性的计算方法。本申请所提供的计算方法，主要是将触头系统在短时耐受过程中的材料电阻率、热导率、热容、布氏硬度等各个物理量的瞬时相互作用过程，简化为载荷步内各平均值的相互作用，最终获取各个载荷步内导体温度分布规律和短时耐受电流。本申请考虑了涡流效应、集肤效应和邻近效应对触头系统瞬态温升的影响，实现了温度和物理量之间的实时双向传递，能准确地求解出断路器瞬时温度分布，为提高框架断路器的短时耐受电流提供必要的理论基础，对中低压配用电系统，尤其是风力发电领域提升短路情况下短时耐受过程中的短时耐受电流提供了准确、有效、方便和快速的计算方法。

主权项

1.一种断路器触头系统短时耐受过程中热稳定性的计算方法，其特征在于，包括：建立初始导电桥模型；根据所述初始导电桥模型，建立三相触头系统三维有限元正弦电磁场耦合模型；根据所述三相触头系统三维有限元正弦电磁场耦合模型，计算获得第一结果值，所述第一结果值包括：导体的平均发热功率分布和各个导电杆归算至触头上的电动力在当前载荷步内的平均值；建立三相触头系统三维有限元瞬态热传导模型，根据所述第一结果值，计算第二结果值，所述第二结果值包括：导体在所述当前载荷步内的瞬时温度分布和各个导电斑点表面温度在所述当前载荷步内的平均值；根据所述各个导电斑点表面温度在所述当前载荷步内的平均值，计算导电斑点布氏硬度；根据所述导电斑点布氏硬度、总电动斥力距平均值和触头弹簧力，计算接触压力，并进一步计算导电桥在所述当前载荷步内的平均半径；根据所述导电桥在当前载荷步内的平均半径，采用相邻两次迭代方法计算第三结果值，判断所述第三结果值是否收敛，如果收敛，则求解所述当前载荷步内的电流有效值、导体温度、电动斥力距、侧偏力矩和滑动力矩的分布；判断当前迭代计算时间是否大于或者等于预设计算时间阈值，如果否，则按照上述方法进入下一载荷步的计算；如果是，则终止计算。