SF_6喷口电弧磁流体动力学力效应的研究

在考虑电弧、气流场、电磁场三者相互作用的基础上,研究磁流体动力学力效应对电弧特性的影响,将促进对灭弧室内开断过程中各类相互作用的复杂物理现象全面的理解。     

SF6断路器喷口电弧熄灭过程的数字模拟

根据电弧的基本控制方程,建立了喷口电弧二维磁流体动力学数学模型,其特点是强调了电弧、电流、电磁场三者的相互作用,消除了因忽略Ｌｏｒｅｎｔｚ力和电流密度径向分量引起的物理意义失真。应用有限元法对模型中Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和二维电磁场方程进行数值求解,并通过操作机构与灭弧室的联合模拟计算,对ＳＦ６断路器的电弧熄灭过程进行数字模拟,并预测其开断能力。该计算程序可用于灭弧室计算机辅助设计工具。     

喷口电弧与喷口材料蒸气相互作用的数学模型

基于守恒方程组，建立了喷口电弧与PTFE蒸气相互作用的数学模型，并用该模型对SF6自能膨胀式断路器的开断过程进行数值模拟。结果表明：开断电流的大小对膨胀室内的压力有明显的影响，熄弧压力的建立是依靠PTFE蒸气和SR气体吸收了电弧的能量来完成的。进入膨胀室内的热气流与冷气体之间的相互作用使冷气体向膨胀室的气流出口处运动，有利于弧后触头问的介质恢复过程。PTFE蒸气能加快膨胀室内冷热气流的混合，导致热气体的温度下降、温度升高的区域增大；使弧后喷口内气流场的温度下降速度减小，但由于气体密度上升较快，介质强度增高。     

高压自能式SF6断路器电弧能量作用过程仿真

建立了高压自能式SR6断路器电弧的磁流体动力学(MHD)数学模型。此模型创新地考虑了传导散热对喷口材料烧蚀。进而对电弧及气流场产生影响，即同时计入了电弧能量以辐射和传导方式烧蚀喷口材料，并考虑了喷口材料烧蚀所产生的蒸气带来的影响。通过对比考虑传导散热与不考虑传导散热两种情况下的开断过程中气流场的分布及变化，深入研究了灭弧室内电弧能量的传递方式。根据文中的计算条件和结果，得出考虑传导散热时，电弧最高温度为不考虑传导散热时的90％。最后，从电弧能量利用角度出发，就灭弧室结构参数对开断性能的影响进行了研究。     

SF6中磁驱动旋转电弧几个主要参数的计算

本文在描述旋转电弧过程中，进行合理的假设与简化，根据弧柱在磁场中受力平衡，求解其运动规律；又依据能量平衡方程和欧姆定律，求解磁驱动电弧在贮能蓄压阶段中的一些主要参数，例如温度分布，速度变化等，着重讨论了电弧能量利用系数与一些参数间的关系，实验所测得的压力变化进一步验证了计算方法的合理正确性。     

空气开关电弧的磁流体动力学建模及特性仿真

考虑电弧的物理参数以及电磁、热和辐射等现象,通过对商用计算流体力学软件FLUENT进行二次开发,建立了空气开关电弧等离子体的二维磁流体动力学(MHD)数学模型。然后仿真分析了电弧半径、电场强度与电流之间的关系,以及外部磁场对电弧运动过程的影响。同时完成了相关的实验研究。结果表明随着电流的增大,电弧半径将受到器壁宽度的限制;电流对电场强度的影响很小;外部磁场在加速电弧运动的同时,产生的"磁压"会导致电弧高温区不断被压缩以及局部压力的升高。     

大电流真空电弧磁流体动力学模型与仿真

为了对大电流真空电弧进行深入研究,以真空电弧双温度磁流体动力学模型为基础,通过计算流体动力学软件FLUENT,采用控制容积法,对大电流真空电弧特性进行了仿真研究。对于大电流真空电弧而言,等离子体的流动处于亚音速状态,因此,在阴极和阳极边界条件的选择上将区别于超音速流动的真空电弧。同时对等离子体密度、轴向电流密度、等离子体速度、马赫数、离子温度、电子温度、离子压力、等离子体压力以及注入阳极的能流密度分布的形成机理进行了分析。从仿真结果可以发现,大电流真空电弧等离子体压力的最大值出现在阴极附近,等离子体将在压力梯度的作用下从阴极到阳极做加速运动,这一点明显区别于超音速流动的真空电弧。另外,仿真结果与高速CCD照片也是吻合的。     

CO2、SF6以及C4F7N气体电弧特性的仿真对比研究

寻求可替代SF6用于高压电气设备的气体是近年来的研究热点,而C4F7N气体由于具有较好的环保性能和优良的绝缘特性而极具潜力.然而受限于实验成本等原因,现阶段对于其灭弧性能的研究相对较少.通过仿真分析气体电弧行为能够为环保型开关的设计提供重要指导.文中首先分析了C4F7N、CO2和SF63种气体电弧的物性参数及成因,基于...     

SF_6气流中电弧热边界区的数值分析

建立的喷口电弧磁流体动力学（MHD）数学模型,揭示了喷口电弧、热边界区、外部气流场的组成结构。在此基础上,研究了电弧热边界区形成的机理、基本特性、存在方式以及与弧柱等离子体、外部冷气流间的相互作用,从而对气流中电弧基本特性有了更加深入的了解。     

高压SF6断路器电弧动态模型研究

提出了在二维N-S方程和湍流模型求解基础上的喷口电弧等效电阻网格法，建立了新型电弧动态物理一数学模型，充分考虑了灭弧室内电弧温度、压力等物理因素的影响，气吹对电弧形态的影响以及电弧电流的自适应调整，以反映整个开断过程中电弧的动态变化。并在对高压SR断路器气流场N-S方程和k-ε方程求解研究的基础上，对500kV单断口SF6断路器短路开断情况下，跨音速、可压缩、复杂流路、变边界条件的气流场进行求解，实现了电弧动态变化过程的气动模拟，为进一步研究电弧能量的利用及更有成效地进行高压断路器开断过程的仿真研究奠定基础。     

压气式SF6断路器喷口堵塞时灭弧室压力特性的计算方法与应用

根据喷口电弧的物理模型和势力学第一定律，提出了堵塞时压气式灭弧室的压力和温度特性的计算方法。同时，将ELF SL系列SF6断路前灭弧室计算的开断电流时压力特性与从瑞士巴登试验站得到的实测值进行了比较，二基本吻合。     

高压SF6断路器电弧与气流相互作用研究

以二维N—S方程和湍流模型为基础，在考虑了灭弧室内吹弧气流温度、压力等物理因素影响后，建立了高压SF6断路器电场／气流场数值求解模型，反映了气吹对电弧形态的影响及电弧电流的自适应调整。并以500kV单断口SF6断路器短路开断为例，进行了电场及跨音速、可压、复杂流路、变边界条件的气流场求解研究，并对燃弧区域电弧堵塞、动态电弧与吹弧气流的相互作用、气流压力、速度变化以及电弧堵塞前后喷口区域质量流与气流压力定量变化进行了数值仿真分析，为进一步定量研究电弧能量有效利用及更有成效进行高压断路器开断过程仿真研究奠定基础。     

SF6电弧分解物对湿度测定的影响

SF6电气设备内由电弧产生的金属氟化物粉末对SF6气体湿度的测定产生很大的影响。研制一新型过滤器以消除污染，保证测试准确性。     

新型SF6灭弧室的设计

一、引言在过去的几年中,新型SF_6灭弧室已被开发出来。该灭弧室以减小断路器的操作能量和提高其可靠性为目的,采用了新的灭弧方法,即后排气式“自能”双腔热灭弧方法。减少操作能主要是通过降低压缩气体时所需     

双阳极电弧等离子体炬的磁流体动力学分析

为了更好地研究直流电弧等离子体炬内的流动与传热,根据磁流体动力学(MHD)理论建立了等离子体电弧区的数学物理模型,采用磁矢量势A的方法来计算磁感应强度B的大小,利用通用软件FLUENT并进行二次开发,采用用户自定义函数(user defined function,UDF)加入磁流体动力学方程组中的源项和物性参数,并利用用户自定义标量方程(user defined scalar,UDS)的方法加入Maxwell方程组,采用SIMPLE算法对电弧区域进行了数值模拟。计算结果表明:等离子体炬内的弧电压随着气体质量流量的增加而增加;等离子体炬内的温度随着气体质量流量的增加而减小,而速度随着气体质量流量的增加而增加;出口处的温度和速度随径向距离的增加而减小,但温度减小的速率增加。这一结果可为实验提供理论指导和参考。     

高速列车静态升降弓电弧的磁流体动力学仿真研究EI北大核心CSCD

为了分析列车在站内起动和进站制动时弓网系统接触面材料的电气磨损情况,对弓网系统静态升降弓过程所产生的弓网电弧特性开展了研究。基于磁流体动力学理论,建立了弓网电弧等离子体有限元分析模型,利用有限元仿真软件计算了电弧的动力学方程和电磁学方程,得出了在不同间隙距离下的电弧温度场分布情况和不同接触线廓型情况下的接触线温度场分布情况。并通过仿真结果与试验结果对比验证了仿真模型的正确性。研究结果表明,随着弓网间隙的不断减小,靠近接触网导线处的电弧弧柱半径增大,接触线表面最高温度从1 872 K下降为956 K,受电弓滑板表面的最高温度由5 400 K下降为3 590 K;且在一定弓网间隙情况下,接触线表面最高温度较滑板表面最高温度低。同时,当接触线廓型半径由8 mm增加至15 mm,接触线表面最高温度有一定程度的降低。分析仿真结果可得,列车静态升降弓时,不同弓网间隙情况下的电弧温度场分布不同,但滑板表面材料的电气磨损均较接触线严重。此外,通过适当增大接触网导线廓形半径可降低接触线表面的电气磨损。     

低压断路器电弧仿真试验和研究

介绍了二维电弧磁流体动力学模型的建立方法,分析了产气材料、金属蒸汽、灭弧室结构等不同因素对电弧特性的影响。仿真试验结果验证了仿真方法和模型的正确性,为低压电器灭弧室的优化设计提供了理论基础。     

高压断路器喷口材料的试验研究

在分析高压SF6 断路器开断大电流时 ,电弧对喷口烧蚀机理的基础上 ,进行了喷口材料改性试验研究。得出聚四氟乙烯中加入MoS2 ,BN ,光致蓄光材料 (PL) ,复合聚四氟乙烯的介电性能、光学性能、耐电弧烧蚀性能和线膨胀系数的变化规律。研究结果为提高喷口的耐电弧烧蚀性能、改善喷口材料的介电性能和工艺性提供了理论依据。     

喷口电弧中紊流流动的相似理论分析

从描述流场特性的无量纲准则数——Nusselt数入手,应用比拟理论,推导出喷口电弧的紊流Nu数与其它无量纲准则数Re数及Pr数之间的关系式,为分析紊流状态下电弧等离子体动态特性提供了新的计算方法。在有关试验测量所得数据基础上,计算了紊流条件下的电弧弧柱热传导时间常数特性。通过与层流条件下的计算数据相比较,揭示了紊流效应在电弧熄灭中所起的作用。