近区故障开断下真空断路器弧后鞘层发展过程仿真分析

以真空断路器弧后鞘层发展为研究对象,引入等离子体流体力学方程,求解电子、离子密度和平均电子能量的漂移扩散方程和耦合电场的泊松方程。并对真空断路器开断1.0-20.0 km近区故障下弧后鞘层发展时间和弧后阴极电场强度进行仿真分析。仿真结果表明:鞘层发展时间越短,RRRV越小,越有利于成功开断。开断短距离近区故障时,鞘层发展时间相对较长,弧后阴极电场强度大,不利于弧后介质恢复;在开断故障点距离3.0 km时,弧后阴极电场强度达到最大值;在开断故障点距离20.0 km时,弧后阴极电场强度最大值降低了70.5%,鞘层发展时间减少了34.5%,发生击穿几率减小,开断成功率增高。     

真空断路器弧后等离子体探针诊断系统北大核心CSCD

真空断路器弧后阶段残余等离子体电子密度是表征弧后微观特性的重要参量。本文分析了探针诊断方法的工作原理,提出了一种基于电子饱和区的真空电弧弧后残余等离子体电子密度探针诊断方法。设计了探针结构、探针控制单元和数据处理系统,研制了基于单探针的真空断路器弧后残余等离子体诊断系统。利用可拆卸式真空灭弧室搭建了诊断实验平台,系统研究了开断电流、触头结构、测量位置等因素对弧后电子密度空间分布的影响。研究表明:真空断路器弧后等离子体探针诊断系统测量的弧后初始电子密度范围在10^(10)-10^(11)cm^(-3),衰减时间为30-40μs,变化规律与弧后鞘层理论一致,并与国内外其他诊断方法的测量结果进行对比,验证了探针诊断方法的可行性和有效性,为真空电弧弧后电子密度的诊断提供了一种有效、简便的方法。     

高压真空断路器弧后延时重击穿现象分析

真空断路弧后延时重击穿现象可能引起危险的过电压,破坏断路器的稳定运行。通过大量的实验观察,研究探讨了产生此现象的机理,并提出了解决问题应采取的对策。     

基于PIC-MCC模型的真空开关弧后鞘层仿真研究

真空开关的零区鞘层仿真研究对于深入了解其弧后介质恢复过程具有重要意义。本文采用PIC-MCC模型,研究小电流开断情况下的真空开关弧后鞘层发展过程。通过仿真得到了鞘层发展阶段的粒子空间分布、密度分布和电势分布等微观参数。采用对照分析法,研究不同初始等离子体密度、原子密度和暂态恢复电压(TRV)上升率等对鞘层发展的影响,结果表明:在其他参数设置保持不变的情况下,初始等离子体密度越大,鞘层发展越慢;初始原子数密度越大,鞘层发展越慢;TRV斜率越大,鞘层发展越快。     

基于MHD的小间隙真空电弧仿真研究

真空开关电弧电流过零前的电弧等离子体状态对真空开关能否顺利开断具有十分重要的影响。本文在建立小间隙真空电弧磁流体动力学(MHD)模型的基础上,采用通用计算流体力学仿真软件对电弧电流过零前0.5 ms时的电弧等离子体的特性进行数值仿真研究。计算得到了真空电弧等离子体压力、等离子体密度、离子纵向速度、阳极表面纵向电流密度和电弧电压等的空间分布。仿真结果表明:从阴极到阳极,真空电弧等离子体压力和密度逐渐增大,而等离子体速度逐渐减小;阳极表面电流密度存在较大径向梯度,最大值低于形成阳极斑点的极限收缩电流,阳极仍不活跃。仿真得到的等离子体密度分布与高速摄像机拍摄得到的CMOS图像光强基本吻合,计算得到的电弧电压与测得的电弧电压是一致的,从而验证了本模型的可行性。     

浅谈真空断路器

近些年来真空开关在我们油田被广泛采用,其特有的性能和优势越来越被大家认同。本文对真空开关的生产、安装、运行、维护作全面而概要的介绍,使大家能够初步认识真空开关,也为今后更加深入研究真空开关提供基础知识。     

电流强度对真空电弧收缩现象影响的仿真研究

本文以双流体模型和麦克斯韦方程为基础,推导并建立了真空电弧的三维磁流体动力学(MHD)模型。通过对该模型的求解,得到等离子体压力、密度、速度和马赫数等真空电弧的重要属性参数。通过对不同开断电流下真空电弧等离子体的电流密度的仿真研究,揭示了开断电流的大小对于真空电弧的收缩程度具有影响作用。     

大电流真空电弧阳极熔蚀过程的热力学仿真研究

真空介质开关电弧的主要成分源于故障电流开断过程中触头电极在极间产生的金属蒸气,且真空电弧的微观动力学行为直接影响开关的开断能力。文章通过建立真空介质电弧双温磁流体动力学模型,研究配用不同配比CuCr合金触头电极材料的真空介质开关在故障电流开断下阳极热过程的变化情况,得到阳极触头表面温度和熔池范围沿径向和轴向的分布。仿真结果表明,开断故障电流的增大及电极合金材料中Cu含量的增大均会导致输入阳极的能流密度增大。在200 A电弧电流作用下,阳极表面温度未达到CuCr合金的熔点,未发生熔化;而在6 kA电弧电流作用下,阳极温度先后达到Cu和Cr的熔点,电极熔化程度随合金中Cr含量的增大而减弱。

     

真空断路器替换油断路器的理论分析

在多年的实践生产总结出旧的油断路器逐步适应不新的发展和需要,油断路器和真空断路器相比,不仅存在一些技术上的弱点也存在很大的安全隐患。章重点分析真空断路器和油断路器的特点和工作原理,并做出优越性的对比,从而论述真空断路器更换油断路器的必要性。     

浅析真空断路器

电力系统中真空断路器的应用越来越普及,本文介绍了真空断路器的工作原理,比较了VD4型断路器和VK型断路器的结构,并对运行操作中经常碰到的真空断路器故障进行分析。     

等离子体基离子注入菱形靶鞘层扩展的流体动力学模拟

利用流体动力学模型,研究了围绕菱形靶的等离子体鞘层扩展,通过改变靶的形状,考察了不同角度外角对鞘层的时空演化及等离子体参量的影响。结果表明,外角愈尖锐,鞘层扩展速度愈慢,而参考平面处鞘层扩展速度最快,因而使鞘层有向圆柱形扩展的趋势,尽管尖锐的外角处电荷密度高,会吸引较多的离子轰击该处,但非垂直入射会显著降低离子入射剂量。     

基于弧后鞘层发展分析的直流真空断路器换流参数优化

搭建直流真空断路器模块,基于基尔霍夫定律,结合四阶龙格库塔法,对直流真空断路器开断过程各阶段进行数值计算与分析。以寻求换流电容器最小化为目标,利用经典遗传算法,优化换流回路参数。同时,基于连续过渡模型,对弧后介质恢复过程中鞘层发展阶段进行仿真分析。仿真结果表明:鞘层发展阶段中,鞘层厚度呈指数趋势变化。以击穿距离作为重击穿判据,结合判据,对换流参数进一步优化,实现介质恢复与换流回路设计有效结合。优化结果提高换流回路设计合理性,利于直流真空断路器可靠开断。     

真空断路器浅析

从真空断路器的组成结构及各部分的作用进行了简要分析,并探讨了真空断路器的常见故障及其使用寿命。     

真空断路器的应用与发展前景分析

真空断路器由于灭弧能力强、电气寿命长、现场维护方便等优点,在电力系统基本建设及无油化改造中,被广泛应用.介绍真空断路器应用中出现的问题,并对真空断路器的主要维护问题进行分析,最后对它的高压化发展前景进行探讨.     

等离子体浸没离子注入球形靶的鞘层尺度

对于等离子体浸没离子注入(PIII)技术,球形靶鞘层尺度预测对真空室设计、批量处理研究等是十分有用的。但由于球形靶鞘层Child-Langmuir定律数学表达的非线性使得工程应用较为困难。本文对球形靶的鞘层尺度进行了数值求解、讨论了注入参数对鞘层尺度的影响。计算结果表明,鞘层厚度(包括离子阵鞘层和稳态鞘层)随球体半径或注入电压增加而增加,随等离子体密度增加而减小。但对于不同的参数区间,鞘层特性对参数的变化表现出不同的敏感性。当等离子体密度较高、注入电压较低时,稳态鞘层厚度对于靶体半径的变化极不敏感。相反鞘层厚度对靶体大小变化较为敏感。虽然平面靶与球形靶的离子阵鞘层尺度比值与等离子体密度及球体半径有关,但平面靶稳态鞘层尺度总是大于球形靶的。这对于实际的PIII应用具有重要的指导意义。     

等离子体源离子注入同轴圆柱电极间的鞘层模型

由等离子体源离子注入过程中圆筒零件与内电极构成的同轴圆柱电极间的鞘层扩展模型，推导出鞘层扩展前沿与扩展时间函数关系的微分方程，并利用二次样条插值法求出其数值解。这一结果可用来计算圆筒零件等离子体源内表面离了注入中每一脉冲时间内鞘层的扩展宽度，并依此计算出盯应的注入剂量。     

真空断路器的操作过电压及保护措施

真空断路器具有灭弧电压低、灭弧能力强、触头损耗小、开断次数多、结构简单、维护方便、使用寿命长等著多优点。特别对开断频繁的设备其优越性显现无疑,因此被广泛应用于投、切变压器、高压电动机、电容器等设备。但因其极强的灭弧能力,开断运行过程中出现的操作过电压问题已成为不可忽视的重要环节。     

平板电极间鞘层离子刻蚀速率计算

利用所建立的鞘层区离子速度分布函数，得出了鞘层区离子平均能量、平均速度、和通量以及高能中性粒子通量和能量通量等数学模型。计算了包括离子和高能中性粒子的刻蚀速率，结果表明与实验数据吻合。各模型都以工艺参数：压力、温度、放电电压以及反应室尺寸等参数表示，为工艺优化提供了理论依据。     

伴有二次电子发射的磁化等离子体鞘层结构特性

建立了包括电子、离子以及器壁发射二次电子的磁化等离子体鞘层流体模型,采用四阶龙格库塔法数值研究了伴有二次电子发射的磁鞘结构特性。模拟结果显示二次电子发射对于弱磁等离子体鞘层中的离子密度影响较大,而对于磁场较强的等离子体鞘层,鞘层中离子密度分布主要由磁场来决定。磁场的存在可以促进器壁电子的发射,磁场的增加或二次电子发射系数的增加都将使得鞘层厚度的减小,同时将导致沉积到器壁的离子动能流发生变化,从而直接影响器壁材料的性能。     

真空断路器在电气设备中的应用

真空断路器由于其灭弧能力强、使用寿命长、维护方便等特点在电气设备的应用中十分广泛。从真空断路器的基本组成和结构特点进行分析,探析真空断路器在电气设备应用中的实际问题和障碍,从而形成更为科学合理的真空断路器在电气设备中的应用,建立相应的设备维护和管理机制促进电气设备的持续有效应用。