中压SF_6断路器灭弧室压力特性的计算

根据电弧数学模型的假设,对中压SF_6断路器的压气式与自能式灭弧室的开断特性进行了计算探讨,并就有关问题进行了讨论。     

自能式SF_6断路器在不同气压下的开断过程

对自能式SF_6断路器在不同气压下的开断过程进行了分析,得到了不同气压下操动机构的运动特性、膨胀室的状态参数、灭弧室内的气流场和电弧的动态特性.部分计算结果与试验值进行了比较,二者基本吻合.     

单压式SF_6断路器压气特性的计算

考虑了灭弧室压气活塞气动反力的因素,对配液压机构的单压式SF_6断路器空载(无电弧)分闸速度特性作了工程计算。计算中从工程实用角度上作了一些简化。用此简化的工程算法计算了该厂研制的220仟伏单压式SF_6断路器的空载分闸速度特性,并与试验结果作了比较。同时,还给出了气缸压力一行程特性的粗算结果。     

旋弧和膨胀式SF_6断路器

<正> 一、旋弧式SF_6断路器 普通断路器的电弧几乎是固定不动的,它是靠吹弧气流带走在弧柱等离子区中产生的能量,而在电弧电流过零时熄灭的。 旋弧式断路器在很大程度上摆脱了上述情况。其灭弧室的工作原理是,使电弧始终都在SF_6气体中快速运动。在旋弧断路器中,气体可以说是不动的,但电弧高速旋     

自能式SF6灭弧室的开断性能

压气式SF_6断路器在72kV及以上电力系统得到了广泛的应用。这种断路器虽结构简单开断性能好,但其存在预压缩行程较大和所需操作力大等缺点。为了降低操作力,进一步提高灭弧室的特性,现已研究出二种有效利用电弧热能的灭弧室。其一是自能式灭弧室,即,使电弧加热的SF_6气体流入气缸内并升至高气压,然后,高气压的SF_6气体通     

SF_6断路器动触头排气孔位置及电弧的热效应对灭弧室压力特性影响的研究

建立了计算SF_6断路器灭弧室压力特性的数学模型。利用它对国产OFPI—220型SF_6断路器进行的计算结果表明,改变动触头排气孔位置及电弧对动触头内腔中气体的热效应可明显提高开断电流时灭弧室压力上升速度。     

在开发新型的300kV及500kV的气体断路器中电流开断后热SF_6介质恢复特性的研究

<正> 一、引言 许多学者已进行了热SF_6气体的介电特性的试验研究,但他们只是研究了稳定条件下或电极间隙中气体均匀分布时的SF_6介电强度。实际上断路器在开断和介电恢复过程中,断路器中或靠近电屏蔽处,SF_6气体的压力和温度并不是均匀的,存在温度和压力梯度以及气体流动时间隙的介电特性问题,这些都是很有现实意义的。本文所研究的就是关于流动的热SF_6气体的击穿特性。气体流动或是由电弧能量本身造成,或是由断路器压气活塞的运动而形成。研究的方法是;根据设计的试验装置,在灭弧室由电弧加热SF_6气体,并把这种热气体引至电极间隙,     

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。     

自能式SF_6断路器灭弧过程的计算机辅助模拟

基于对电弧物理的现有理解,可用个人计算机对新一代自能式SF_6断路器的灭弧过程进行数值模拟,并预测其开断能力。本文采用的电弧模型以电弧和气体的质量、动量及能量守恒方程以及相关的麦克斯威方程为基础,并考虑了辐射传热、灭弧室壁的烧蚀、湍流强化的动量、能量传输以及触头的运动。电弧模型申守恒方程的求解是由一通用的流体力学计算软件包PHOENICS来完成的。由于在灭弧室内不同时刻的温度、压强、速度和静电势场均可形象地由彩色等值图显示出来,从而可在大大减少短路试验次数的前提下,详细研究不同的设计参数对开断过程的影响。试验结果表明,本文给出的自能式SF_6断路器灭弧室的计算机辅助设计方法是可行的。     

SF_6-CF_4混合气体电弧开断特性的实验研究

基于建立的可拆式高压气体断路器,研究了SF_6-CF_4气体的电弧开断特性。采用数字延时脉冲发生器控制断路器操作机构和晶闸管等的动作时序,利用屏蔽网包裹信号线以降低电磁干扰,借助毕托管和管内阻尼颗粒实现压力传感器的绝缘和隔热并抑制管内压力波的振荡。利用硅压阻式传感器和零区测量设备分别测量了电弧开断过程中喷口喉部气压及零区电压电流的变化。分析了短路电流和气体配比等对灭弧室中喷口喉部气压变化和电弧零区行为等的影响。将Mayr电弧模型应用于弧后行为的预测,通过改变恢复电压上升率(rate of rise of recovery voltage,RRRV)和零前电流斜率(di/dt)来分析SF_6-CF_4电弧的零区特性。结果表明,在SF_6中添加CF_4后,测量点气压增量及临界恢复电压上升率趋于下降。计算得到SF_6和50%SF_6-50%CF_4的临界弧后电流分别为0.74A和0.96A。50%SF_6-50%CF_4中临界恢复电压上升率为SF_6的77%,临界恢复电压上升率和测量点气压增量之间呈现出一定的相关性。     

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。     

自能式SF_6断路器运动特性的计算探讨

对126kV自能式SF_6断路器(配弹簧操动机构)运动特性的计算方法进行了探讨,井以LW36-126/T型断路器为例进行了计算,两者进行比较,结果基本吻合。表明该计算方法具有工程应用价值。     

CO_2气体断路器弧后击穿特性计算分析

六氟化硫(SF_6)具有优良的绝缘与灭弧性能,广泛应用于电力设备中,但该气体是一种强温室气体,已被要求限制甚至停止使用。二氧化碳(CO_2)灭弧性能优良,作为一种潜在的灭弧介质替代SF_6气体具有较大应用前景。针对CO_2气体在高压气体断路器中的应用,围绕弧后击穿特性这一核心问题,通过磁流体动力学电弧仿真和弧后热击穿与电击穿特性评估,分析了CO_2气体电弧的弧后介质恢复特性,及其与SF_6气体的差距,进而探讨了采用CO_2气体作为高压气体断路器灭弧介质的可行性与关键问题。结果表明:文中断路器结构下CO_2电弧热开断能力约为SF_6气体的28.7%;弧后CO_2气体介质恢复速度较SF_6气体慢,动触头前端的区域电击穿发生概率较高;提高CO_2气体充气压力可有效提高电弧热开断能力和弧后介质恢复强度;该研究可为环保型高压气体断路器的研制与优化提供参考。     

热堵塞时SF_6断路器灭弧室压力特性的计算方法及其应用

根据喷口电弧的物理模型,提出了热堵塞时压力特性的计算方法.同时,对ELE SL系列SF_6断路器灭弧室开断电流时压力特性的数值进行了计算,并与瑞士巴登试验站得到的实测值进行了比较,二者基本一致.     

热膨胀式断路器的数值分析

在建立的喷口电弧二维磁流体动力学数学模型的基础上,开发了SF_6断路器的CAD软件。通过灭弧室与操动机构的联合模拟计算,详尽分析了电弧能量扩散的过程与规律,为膨胀式断路器的开发与研究提供了理论依据。     

几种SF_6自能式断路器

<正>一、概述 SF_6气体断路器最初是类似空气断路器的双压式断路器。这种断路器用气泵将SF_6气体压入高压贮气室,在开断时,气体从高压贮气室流入气压较低的灭弧室,从而产生气吹作用将电弧熄灭。这种断路器由于充气压力高,SF_6气体易液化,使用极不方便。另外,它需要一套抽气系统,结构非常复杂。而后的压气式断路器,在开断短路电流时,气缸与活     

铜蒸气浓度对SF_6-Cu高温电弧物性参数的影响

开关设备(例如高压SF_6断路器)触头表面产生的铜金属蒸气会改变电弧等离子体的物理化学特性。因此在建立考虑金属烧蚀的流体仿真模型之前,需要确定含有金属蒸气的电弧等离子体的性质。文中基于吉布斯自由能最小化原理和Chapman-Enskog理论,计算了SF_6-Cu混合气体电弧在0.6 MPa压强下、温度区间为300~30 000 K时的物性参数,包括平衡态粒子组分、统计热力学参数、输运系数和混合扩散系数,着重分析了铜蒸气浓度(最大90%)对上述物性参数的影响。结果表明少量的铜对物性参数无明显影响,但当铜蒸气浓度达到30%时则会显著改变上述参数。     

SF_6气流中电弧特性的理论计算与分析

利用喷口电弧的微分—积分模型对两种形状喷口中的电弧特性进行了理论计算和分析,揭示了喷口形状对电弧特性的重要影响,分析了SF_6电弧在熄灭过程中的流场结构,提出了在SF_6电弧零区存在着非局部热平衡现象的观点。     

压气式SF_6断路器开断大电流过程中触头堵塞现象的研究

利用数值分析,模拟了压气式SF_6断路器的全开断过程,研究了触头堵塞在开断大电流时对灭弧室内气流场及电弧等离子体的影响。     

SF_6旋弧式断路器瞬态吹弧磁场的数值分析

本文用数值方法研究SF_6旋弧式断路器的吹弧磁场。由于断路器的开断过程是一种瞬态过程,采用基于有限差分技术的Crank-Nicolson方法计算吹弧装置的瞬态电磁场,计算结果与实验数据十分吻合。通过在不同条件下对吹弧磁场的数值分析,找出了铜套结构参数与磁场的关系,研究了主电流在不同合闸相角时与含有直流分量情况下的瞬态磁场特性,特别是对电弧零区磁场的分析,提出了在电弧电流过零瞬间获得最大磁场的途径。