快速开关是高压直流断路器的关键部件，其操动速度决定了直流断路器的动作时间。受限于快速驱动和缓冲难题，以往研制快速开关电压等级较低，一般为10~20 kV。若不提升其电压等级，则±160 kV 及±500 kV 直流断路器中需串联的机械断口数为十几个甚至几十个，设备可靠度急剧下降。由此，研制高压直流断路器对机械开关提出了进一步向快速性和高电压方向发展的需求。低压快速开关中，动静触头开距、操动质量和操动速度较小，缓冲需要吸收的动能也较小，缓冲问题并不突出，即使不施加任何缓冲也不影响快速开关的正常工作。但在实验中发现，高压快速开关中动静触头开距、操动质量、操动速度都会增加，若仍不施加缓冲方式，则运动部件到达终点位置会发生强烈机械撞击而反弹回初始位置，造成分合闸操作失败。另外，强烈的机械撞击可能引发绝缘拉杆断裂、操动机构中金属盘碎裂等事故，最终导致快速开关机械寿命的缩短。缓冲问题已然成为研制高压快速开关的瓶颈问题之一。
报告内容包括：无缓冲、聚氨酯缓冲、液压缓冲和电磁缓冲四种实验条件下快速开关的行程特性，证明电磁缓冲是最适于快速开关的缓冲方式；通过改进等效电路法，对采用电磁驱动和电磁缓冲技术的快速开关建立了综合仿真模型，通过对40.5 kV 快速真空开关样机进行实验，验证了仿真模型的有效性；基于仿真模型，从理论上揭示了缓冲电流方向和缓冲施加时刻对电磁缓冲效果的影响规律，并给出了其设计原则。 |