真空直流开断固有介质恢复强度研究

为研究直流开断过程中触头开距、燃弧时间及电流过零时的di/dt对真空开关开断能力的影响,对真空开关分断之后的固有介质恢复强度进行了测量,即不加恢复电压下触头间隙介质的自由恢复过程。文中设计了永磁–斥力混合式快速机构,并采用转移强迫过零开断的方法,在合成回路实验系统中进行了真空小电流直流开断。搭建了用于测量弧后固有介质恢复强度的高压脉冲产生电路,在电流过零之后采用单电源高压脉冲放电法测量了不同触头开距、不同燃弧时间及不同di/dt下的触头间隙的固有介质恢复强度。研究结果表明:该文实验条件下的直流开断过程中存在一个临界开距,在此开距范围内,选择较快的分断速度和较短的燃弧时间,能够提高电流过零后电极间隙的固有介质恢复强度。同等开距同样的燃弧时间下,选择较低的反向电流过零频率能够提高电流过零后的固有介质恢复强度。     

SF6断路器电弧电流过零后介质强度恢复特性数值计算

从实际ＳＦ６断路器灭弧室的基本结构出发，采用ＦＬＩＣ法计算了断路器在短路开断过程中灭弧室内热气流的流动特性。在计算中成功地加入了电弧模型，较好地模拟了电弧对气流的作用，对不同燃弧时间对气流特性的影响了计算分析，并应用流注理论获得了不同燃弧时间下的介质强度恢复特性。     

接触器弧隙介质恢复强度的测试研究

根据Ｒａｂｕｓ替代法原理，设计了测量接触器弧隙介质恢复强度特性的试验线路，并对采用不同灭弧室和不同触头结构的接触器的弧隙介质恢复强度特性进行了测量和分析。     

多纵缝灭弧室介质恢复强度的测试与分析

接触器在ＡＣ－４使用条件下的电气寿命与灭弧室的灭弧性能有密切关系。为了快速评价灭弧室的灭弧性能,本文采用以Ｒａｂｕｓ替代法原理研制的测试系统来测量各种结构的多纵缝灭弧室的介质恢复强度。根据测量结果分析了缝数,缝宽,跑弧道结构及吹弧磁场对灭弧室灭弧性能的影响。     

旋弧式灭弧装置中电流过零后介质自由恢复过程的研究

通过对旋弧式灭弧装置中电弧电流过零后弧隙中介质自由恢复过程的测量,得到了和SF_6气吹灭弧方法相似的介质自由恢复特性。并首次揭示了介质自由恢复特性和电弧电流之间的关系,以及导磁材料的存在对介质强度恢复过程的影响。     

接触器栅片灭弧室介质恢复强度及重燃过程的分析

交流接触器的电寿命与其过零时期的介质强度恢复过程有密切的关系,测量了几种栅片灭弧室的介质恢复强度,分析了栅片灭弧室强度的恢复过程和重燃过程,通过对栅片水平放置和竖直放置灭弧室电中弧运动状况的分析,比较了它们对重燃过程及介质恢复过程的影响。     

喷口型面及尺寸对SF6高压断路器介质强度恢复特性的影响

SF6高压断路器的喷口对断路器开断过程中吹弧气体的流动特性起着控制作用,从而成为灭弧室的心脏。该文以252 kV SF6断路器为研究对象,研究了改变喷口喉部下游仰角、长度对灭弧室吹弧气体流动特性、介质强度恢复特性的影响;应用激波理论和拉伐尔喷口中流速与截面比的关系,研究了局部"放-收"型面及2段型面对吹弧气体的控制作用及对介质强度恢复速度的影响;比较了在不同的喷口尺寸及型面下介质强度的恢复速度,得出喷口下游的型面对开断过程中介质强度恢复速度影响显著的结论。这对SF6高压断路器喷口的优化设计及灭弧室小型化设计具有重要的实际意义。     

SF6断路器空载介质恢复特性数值模拟中的耦合计算方法

SF6高压断路器空载下介质恢复特性的数值模拟取决于液压操动机构的输出动力特性、开断过程中灭弧室内气流场的分布以及电场总分布.传统方法对介质恢复特性的数值模拟是先分别对上述三部分进行数值计算,然后根据三部分的数值计算结果计算介质恢复特性.本文以介质强度的计算为纽带,将三者联系起来,首先建立了对介质恢复特性进行数值模拟的耦合方程,然后在液压机构操动力的驱动下,对每一行程步距通过耦合方程,计算每一步距下的液压操动机构的输出特性、灭弧室内气流场与电场的分布及介质恢复强度,最后求得全行程下的介质强度恢复特性.通过空载开断过电压的校核,证明所求得的介质恢复特性满足对该断路器空载开断能力的要求.     

高压SF6自能膨胀式断路器开断小容性电流的数值模拟与介质恢复强度分析

用质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程以及Laplace方程分别描述了灭弧室内气流场和电场,用有限元方法数值模拟高压SF6自能膨胀式断路器开断小容性电流的过程,分析了其灭弧室内气流场和电场的变化规律,并根据流注理论,计算并分析了弧后介质恢复强度.结果表明,电场强度最高处位于静弧触头头部的表面附近,动静弧触头间的滞止区,使介质恢复强度上升;主喷口与喉部之间超声速流,使介质恢复强度下降.     

SF6自能膨胀式断路器开断大电流过程的数值模拟与分析

在建立喷口电弧与喷口烧蚀蒸气相互作用的数学模型基础上,应用有限元方法数值模拟了SF6自能膨胀式断路器开断大电流的过程,计算并分析介质恢复过程.研究结果表明:膨胀室内压力的建立与燃弧过程密切相关,第二个电流半波的燃弧过程,对压力的影响较第一个电弧电流半波的大,是压力建立的关键过程.电流过零后灭弧室气流特性主要为:由于膨胀室内气流的作用,喷口喉部内形成一滞止区,弧隙间的温度迅速下降,喷口下游气流逐渐发展成超音速流.介质强度恢复特性表现为迅速上升的过程,而后为缓慢上升的过程;开断电流减小,介质强度恢复的速度快,介质强度高.     

SF6灭弧室内小容性电流开断的数值模拟

以建立一种可解决超音速、亚音速、跨音速、冲击波共存情况下的可压缩粘性非稳态流体控制方程的数值求解为目的,提出一种新方法.作为该方法的应用实例,对SF6断路器开断过程中灭弧室内粘性气体的流动特性进行了数值计算,给出了在触头开断过程中气流特性的分布情况,解决了SF6断路器灭弧室内具有大畸变的粘性流体的数值计算,并对两种结构灭弧室开断小电容性电流后的介质恢复强度进行了计算.     

SF_6旋转电弧的重燃和弧后介质恢复的试验研究

本文采用合成回路技术研究了SF_6旋转电弧的电流零区现象,分析了两类电流过零现象和电弧重燃的不同类型,并得出了在残余磁场与电场共同作用下介质强度的恢复结果。     

SF6高压断路器喷口中的湍流及其对介质恢复特性的影响

在流体力学中，当流体遇到流路复杂的情况会产生湍流。断路器喷口的形状结构对吹弧气体中湍流的产生和发展具有最直接的影响。该文从宏观角度，选择不同的湍动模型，在改变喷口型面结构下，通过数值模拟，分析湍流的产生及湍流对SF6高压断路器吹弧气体流动及介质恢复特性的影响。光滑喷口壁面吹弧气体的流动表现为层流；凸凹不平的喷口壁面吹弧气体的流动表现为湍流；对存在有湍流的不同喷口，湍流发展得越充分，越有利于控制超音速流的发展，从而有利于提高介质强度恢复速度。     

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。     

SF_6气体中大电流过零后弧道的介电恢复特性

本文通过实验测得了SF_6气体中自出电弧在电流过零后弧道热气体的击穿特性,同时还测量了电弧电流,电弧电压及灭弧室内气压的变化,并对结果进行了简单的分析和数学模拟。     

SF_6气体中大电流过零后弧道的介电恢复特性

本文通过实验测得了SF_6气体中自出电弧在电流过零后弧道热气体的击穿特性,同时还测量了电弧电流,电弧电压及灭弧室内气压的变化,并对结果进行了简单的分析和数学模拟。     

可变间隙电弧模型下特高压气体绝缘变电站快速暂态过电压的数值计算

为了更加准确地描述隔离开关操作时的电弧特性,提出了可变间隙电弧模型。以1 100 k V气体绝缘变电站(GIS)为例,利用EMTP电磁暂态程序,根据Mayer、Cassie电弧模型和气体击穿理论,详细计算了隔离开关操作时所产生的快速暂态过电压(VFTO)。并与实测数据进行对比,验证了模型的有效性。使用该模型进一步研究了隔离开关操作方式和操作速度对VFTO的影响,结果表明:隔离开关操作时,其电源侧过电压略高于负荷侧过电压值;隔离开关的操作方式对分合闸过电压幅值影响较大,可通过装设500?分闸电阻将过电压幅值限制在合理范围内;当分闸速度1.7 m/s时,VFTO幅值可降至1.1 Up(Up为最高运行相电压峰值)以下;当合闸速度2.5 m/s时,VFTO幅值可降至1.2 Up以下;当分闸速度0.5 m/s或合闸速度1 m/s时,VFTO幅值接近或达到理论最大值2.1Up,并呈现饱和状态。