能量分离喷口高压SF_6断路器灭弧室电场分析

提出新型能量分离型喷口结构,在喷口上游引入X型导流片,以改变气流流路。为分析新型喷口对灭弧室内部电场分布的影响,采用有限元法,结合550 k V SF6断路器绝缘型式实验要求,对有无导流片结构的高压SF6断路器灭弧系统的绝缘特性进行数值计算与分析,得到在开断过程中导流片结构对断路器灭弧室内电场分布的影响。三维电场计算结果表明,有导流片结构的灭弧室内部最大电场强度值较无导流片结构有所降低,最大降低量为4.8%。     

烧结工艺对聚四氟乙烯喷口制品性能的影响

为了研究烧结工艺对聚四氟乙烯喷口制品性能的影响,采用有限元法对370～335℃不同烧结时间下的烧结瞬态热交换进行仿真分析,分析不同烧结时间下制品温度均匀性的变化规律,并对制品端部及中间区域的密度、拉伸性能、压缩强度及电气强度等性能进行对比。结果表明:随着烧结时间的增加,温度分布曲线上高温平台与两端位置的温度差逐渐变小;整体而言,喷口材料的各项性能先快速增加而后降低,各点分散性则先减小后增加。适当的烧结时间有利于喷口制品重结晶,提升喷口制品性能。     

气流流路对高压SF_6断路器介质强度混沌影响

高压SF6断路器的开断性能主要取决于灭弧室内的介质恢复能力。开断过程中,气流在可变流路中呈跨音速流动,将不可避免地产生湍流与激波,气流参数变化存在混沌特征,且灭弧室内部各气流参数在毫秒级时间与毫米级空间内气流运动行为复杂多变。采用有限体积法对550k V单断口高压SF6断路器开断容性小电流情况下的气流场进行数值求解,通过改变喷口长度及型面可调控气流流路,改变气流参数时空行为;采用有限元法得到灭弧室内电场分析;基于流注理论得到不同喷口结构下灭弧室内的介质恢复特性。由于断路器开断过程中介质强度恢复存在混沌,影响断路器的开断性能,通过改变喷口气流流路可以有效调控断路器内气流参数的混沌特性,以增强介质恢复能力,提高开断性能。     

混料方式对聚四氟乙烯灭弧喷口性能的影响研究

高压断路器用灭弧喷口材料由聚四氟乙烯和无机填料组成,混料工艺是喷口成型技术中比较关键的一步。选用传统V型混料和三维混料两种方式进行混料和成型试验,研究混料方式对聚四氟乙烯灭弧喷口性能的影响。结果表明:三维混料提高了物料的混合频率,改善了混合均匀度,提升了喷口材料的综合性能。     

某1000MW超超临界双切圆锅炉燃烧特性的数值模拟与优化

使用realizable k-ε双方程模型,对一台1000MW超超临界机组双切圆锅炉的燃烧特性进行了数值模拟,研究了一、二次风速及喷口结构对锅炉热态流场、温度场分布的影响,对燃烧器原始结构及拟改进结构流场及温度场进行了比较。数值模拟结果表明:燃烧器拟改进结构情况燃烧过程中,炉膛内形成2个旋向相反的椭圆形温度场与流场。一、二次风速对炉内燃烧器区域热态流场影响较大,一次风速增大,切圆直径变小;二次风速增大,切圆直径变大。燃烧器喷口形状与布置方式不同时,炉内温度场变化较大。增大一次风喷口尺寸能够增加火焰刚性,可避免一次风速较低时火焰偏斜贴壁,为最佳改进方案。并与改进后试验结果进行了对比,获得了比较一致的结果。为PM型燃烧器设计和运行提供了一定的理论基础。     

喷口结构对超高压SF_6断路器压力特性的影响

为有效控制喷口区域气流运动,提高高压开关开断能力,以550kV单断口超高压SF6断路器为研究对象,提出不同喷口气流管道流动结构,采用有限体积法对灭弧室内冷气流流动进行数值模拟。通过对比分析断口区域不同压力观测点的压力分布,得到喷口上下游压力差的定量描述,以反映开断过程中喷口气流的流动行为。仿真结果表明,喷口长度和型面结...     

燃气热水器燃烧器头部结构对燃烧器混合特性及引射性能研究

应用CFD软件对燃气热水器燃烧器头部结构参数对燃烧器混合特性引射性能进行仿真模拟分析,探究了不同火孔形状和不同头部出口“V”型角度对燃烧器出口气体混合均匀性及一次空气系数的影响;分析得出：燃烧器火孔形式为方形时,燃气与空气的混合均匀性较圆形火孔更为良好且稳定性更优于圆形火孔,在燃烧器设计中可优先考虑方形火孔;头部的“V”型角度是影响燃烧器引射性能的关键性因素,对于燃烧器头部的“V”型角度的选择,需兼顾混合均匀性与一次空气系数。     

基于AlN填料的SF_6断路器用耐烧蚀灭弧喷口材料性能研究

选用新型的氮化铝(AlN)无机填料进行灭弧喷口材料的基础配方试验和耐电弧烧蚀试验,研究AlN填料对聚四氟乙烯灭弧喷口材料性能的影响。结果表明:AlN填料的加入使灭弧喷口材料的热导率提高了18%,耐烧蚀性提高了15%,灭弧喷口材料的综合性能得到提升,具有良好的推广应用前景。     

双能式SF_6高压断路器灭弧室结构设计及熄弧特性仿真研究

为满足现代电网快速切断和保护的需求,SF_6高压断路器作为主要的一类线路保护装置,其灭弧性能有必要得到加强。针对目前自能式SF_6高压断路器灭弧时存在反应时差,提出一种新型活塞助气双能式SF_6高压断路器灭弧室结构,并以此为研究对象,在分析双能加强气流形成与灭弧机理的基础上,建立灭弧过程的气流场模型与电弧模型,采用Fluent软件对灭弧室内双能加强气流截断电弧时电弧耦合气流温度场变化过程进行仿真分析。仿真结果表明:提出的双能式灭弧室结构拟用于110 kV电压等级进行灭弧时具有良好的熄弧特性,能在5 ms时间内熄灭工频电弧并且可以在后续时间内有效抑制弧触头间二次燃弧。该灭弧室结构能够在电弧熄灭后继续保持灭弧通路内有冷态气流通过,可快速降低热膨胀室内的燃弧余温。通过该研究可以为提高SF_6高压断路器开断能力提供技术参考。     

基于CCD高速摄影仪的直流电弧实验研究

针对大容量中压直流断路器故障电流开断过程,利用CCD高速摄影装置对电弧运动过程进行了影像捕捉。该实验是在1 400 V直流开断实验平台上完成,分别在矩形和V型两种不同灭弧室结构下进行直流断路器开断实验,并对比两者的开断特性。结果发现灭弧室结构对灭弧性能有重要影响,矩形灭弧室与V型灭弧室对燃弧过程的影响差别很大。通过检测电弧影像的实验研究对大容量中压直流断路器的设计具有重要的指导意义。     

SF6罐式高压断路器三维电场计算与分析

基于开发的三维有限元仿真软件计算了 SF6 罐式高压断路器灭弧室内的三维电场 ,得到灭弧室内的电场强度分布 ,发现喷口对灭弧室中电场分布的影响较大 ,它的存在使触头附近电场及其变化增大 ,触头间电场更不均匀     

轴流式涡流喷口气流运动及高压SF_6断路器介质恢复特性分析

为提高高压SF6断路器中介质恢复和开断能力,提出了涡流冷却气吹技术。在高压SF6断路器中构造新型轴流式涡流喷口结构,使气体在开断过程中动能径向交换,形成沿径向温度梯度,实现高压气流能量分离。以550 k V SF6断路器为例,采用有限体积法,建立3维气流场物理数学模型,研究了容性小电流开断下,喷口上游构造的"X"形导流片对灭弧室内气流参数的影响。并基于流注理论,对有、无导流片结构的断路器介质恢复特性进行数值计算与定量分析。结果表明:导流片结构改变流体运动形态,形成大旋转曲率强旋流动,有效实现能量分离,且能延长气流滞留时间,提高气流利用效率;新型轴流式喷口结构具有更高的介质强度恢复特性。     

BN填充PTFE冷等静压压制烧结喷口工艺研究

采用一种新型的喷口压制工艺方式——冷等静压压制工艺,对BN填充的PTFE喷口性能进行了研究。试验证明,在同等压力下,冷等静压压制烧结的喷口比普通四柱式油压机压制烧结的喷口具有更多的优越性：①密度分布均匀,致密性高。②复合材料的绝缘性能优良,综合性能高。     

压气式灭弧室空载气流场计算及试验研究

采用Phoenics软件对压气式灭弧室内空载气流场进行了仿真计算,分析了灭弧室内气体压力、速度及马赫数的变化,得出喷口形状对灭弧室内气流流动的控制作用。本文还进行了实际断路器的空载压力测量试验研究,试验结果与计算结果相吻合,验证了计算结果的正确性。     

6t/h撞击式水煤浆喷嘴雾化特性试验研究

水煤浆浓度高、粘度大，雾化困难和磨损严重是水煤浆喷嘴需要克服的两个难题，水煤浆的良好雾化是水煤浆安全稳定燃烧的关键一环。该文对大容量的撞击式水煤浆雾化喷嘴进行了试验研究，分析了喷嘴内各主要结构参数对喷嘴雾化特性的影响。研究发现，Y型孔直径、T型喷口宽度、小混合室长度、撞击件长度和出口孔孔径对雾化颗粒平均直径有较为明显的影响，文中指出了各个因素的影响程度、原因及相应优化方案。     

252kV SF_6断路器空载时压力特性试验研究

为了研究灭弧室中物性参数的动态特性,笔者对高压SF6断路器在空载状态下压气缸与喷口喉部的压力特性进行了测试,得到压气缸与喷口喉部气体压力的特性曲线。分析了压力变化与开断时间的关系,比较了不同基压下压气缸与喷口喉部气体压力特性的变化,说明了基压对断路器灭弧室内压力的影响。     

600 MW锅炉小差异特性混煤燃烧数值模拟

利用Fluent软件对某电厂600 MW煤粉锅炉混煤掺烧过程进行数值模拟,研究掺烧小差异特性混煤对炉内燃烧过程的影响。通过对不同掺烧比例工况下温度场,烟气成分,炉膛出口NOx浓度,燃烧器喷口颗粒燃烬率的分析,结果表明:易燃煤种在小差异特性煤种掺烧过程中起到的促进和抑制燃烧作用并不明显;与单烧设计煤种相比,掺烧比例增加,有利于增加主燃区内煤粉颗粒燃烧份额,提高喷口颗粒燃烬率;最上层燃烧器喷口的颗粒燃烬率明显低于下层,所以实际运行中应该保证最上层燃烧器喷口周围氧气的充足和均匀分布。     

SF_6-CO_2和SF_6-CF_4混合气体断路器的喷口压力特性

CO_2和CF_4气体物理化学性能稳定,液化温度低,灭弧能力强,作为潜在的SF_6替代气体引起了广泛的关注。断路器开断故障电弧过程中的喷口压力特性对气体灭弧性能和断路器结构的优化设计等都具有重要意义。为此基于一台126 k V压气式断路器模型,通过实验研究了不同体积分数混合比例下SF_6-CO_2和SF_6-CF_4混合气体中灭弧室喷口压力的变化特性。结果表明,SF_6-CF_4混合气体的喷口监测点压力增幅Δppeak和电流零点时刻的压力增量ΔpCZ均明显高于SF_6-CO_2混合气体,气吹电弧作用更强;两种混合气体测量点处的压力增幅Δppeak均随SF_6体积分数增加而增大,SF_6-CO_2混合气体电流零点处的压力增量ΔpCZ随SF_6体积分数增加也明显增大,而SF_6-CF_4混合气体ΔpCZ的变化较小;此外,喷口压力的建立情况对断路器热开断能力有较为重要的作用。     

压气式SF_6断路器空载和负载下压力测量试验研究

笔者采用压阻式压力传感器和光纤压力传感器对252 kV压气式断路器空载和10 kA开断电流条件下灭弧室内的暂态气压进行了测量,得到了灭弧室内压气缸、喷口上游、喷口喉部、喷口下游4个测点的暂态气压,并对试验方法和测试系统进行了介绍。试验证明,压阻式压力传感器和光纤压力传感器均可以有效测量断路器灭弧室的暂态气压,导压管长度对测量结果的影响不容忽视。     

SF_6灭弧室模型的电弧温度的测试

本文采用光谱光电法,利用自制的成像光导测温系统,实现了单压式SF_6灭弧室模型喷口内电弧温度的测试,该系统具有结构简单,测试方便,测试结果是时间的连续变量等优点,并通过对采光孔的特殊加工,减小了因此而造成的对喷口内弧柱稳定性的影响,利用上述系统,分别对SF_6,N_2中灭弧室喷口喉部电弧弧柱温度的径向分布进行了测试,并对测试结果进行了分析。