基于多物理场耦合的SF_6断路器冷态气流场仿真分析

准确地计算灭弧室内气流场特性对于SF6断路器优化设计具有重要意义。运用基于有限元计算方法的多物理场耦合分析软件,结合SF6气体属性,并与流场控制方程组联合求解,研究分析SF6断路器灭弧室冷态气流场的特性规律。高压断路器的气流场是一个跨声速、可压缩、有黏性、有源且具有复杂流路的变边界条件的流场求解问题,     

高压SF_6断路器灭弧室内激波的混沌特性

研究灭弧室内气流场的特性对高压SF6断路器的优化设计具有重要的意义。为此通过数学变换,采用压力方程代替质量守恒方程,建立一维可压缩气流场物理数学模型,基于有限体积法求解容性小电流开断下高压SF6断路器灭弧室内气流场,得到马赫数分布以及激波产生处的密度、压力、速度与温度等主要气流参数的分布。利用分离变量法对灭弧室内气流运动方程的基本解进行求解研究,得到灭弧室内存在由混沌态过渡到周期运动的非线性动力学行为描述。结果表明:激波的不稳定性是造成混沌现象的根源之一,激波处混沌行为有利于SF6断路器的开断。     

一种仿真SF6断路器灭弧室气流场的新方法

本文提出基于格子Boltzmann方法的一种仿真SF6断路器开断过程的新方法.以252 kV压气式SF6断路器为研究对象,建立灭弧室气流场格子Boltzmann方程,推导出气流场的格子Boltz-mann模型.通过耦合触头机械运动的开断过程,仿真得到灭弧室内气流场的变化规律,将喷口上游和喉部的压力变化曲线与试验结果对比...     

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。     

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。     

弧触头烧蚀程度对灭弧室内短路开断过程多物理场的影响

为研究SF6断路器开断过程中弧触头烧蚀程度对灭弧室内多物理场变化的影响,建立了弧触头接触行程分别减小0、5、10和15Smm下灭弧室内开断过程的多物理场耦合仿真模型,获得了短路电流开断过程中灭弧室内温度、气流和电场分布特性。计算结果表明：开断过程中,弧道最高温度出现在弧根处,其值随弧触头烧蚀程度变化不大;随着弧触头烧蚀程度的加剧,SF6气体最高速度不断减小,吹弧效果减弱;最大场强集中在静弧触头端部或动弧触头弧角处,且随弧触头烧蚀程度加剧而畸变更严重。基于此,根据流注理论的气体击穿判据计算了不同弧触头烧蚀程度下SF6介质恢复特性,发现当弧触头接触行程减小15 mm时,临界击穿电压低于瞬态恢复电压,触头间隙可能再次击穿造成电弧重燃。研究结果可为SF6断路器电寿命退化机理提供理论支撑。     

双断口结构对特高压SF6断路器气流场影响分析

基于动网格技术,根据边界的运动、变形和重新构建计算区域的网格,对双断口特高压SF6断路器开断过程的气流场进行仿真。采用有限体积方法,对灭弧室内有源、有粘、可压且伴有激波、湍流的复杂流路的气流场进行数值计算。通过550kV单断口灭孤室与1100kV SF6双断口灭弧室总体与喷口、静弧触头、动弧触头周围气流场特性进行定量描述与对比分析,找到不同流路下的气流场的变化,为串联多断口结构对特高压SF6断路器介质恢复特性影响分析与设计提供基础。     

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。     

SF_6断路器灭弧室内粘性流场求解的一种新方法

提出了一种可解决超音速、亚音速、跨音速、冲击波共存的流场计算方法 ,即变形流体网格两步法。并对SF6 断路器无载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。     

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     

大容量SF6压气式断路器灭弧室中 瞬态热气流场的数值模拟

提出了一种分析发生在压气式断路器开断过程中灭弧室中气体流动的计算模型。并用一种新的差分法即改进型FLIC法编制程序计算了550kV双断口压气式SF     

高压SF6自能膨胀式断路器无载开断过程中灭弧室内气流场的数值分析

本文以质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律为基础,数值分析了ＳＦ６自能膨胀式断路器无载开断过程中灭弧室内的气流场。气流场的变化分为三个阶段。在第一阶段中,膨胀室内气体压力、密度增加,为下一阶段吹弧做好准备。在第二阶段中,动静弧触头之间的区域形成滞止区,气流场在空心动弧触头及导电杆内达到超音速流,这些有利于电弧的熄灭。在第三阶段中,主喷口扩张区与喉部之间存在超音速流,影响介质恢复强度;在静弧触头     

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断路器空载开断的气压特性测试与研究

对252kV SF6断路器进行灭弧室气压特性测试研究.根据断路器开断过程中气体流动过程选取多处测量点进行测量.对断路器操动机构在不同油压和不同基压状态下进行测量,得到大量断路器开断过程的压力变化数据.文中对测量方法及测量系统进行了阐述,并根据得到的数据分析了动态压力变化与开断时间的关系.     

SF6断路器空载开断下液压操动机构与灭弧室联合仿真研究

该文以252kVSF6高压断路器作为研究对象,在全面考虑了影响液压操动机构运动特性的各种因素后,从能量守恒规律出发建立了液压操动机构的动力学数学模型,仿真并研究了液压操动机构的输出压力与速度特性,并以此作为计算灭弧室非定常、可压缩吹弧气体流动的边界条件,对开断过程中灭弧室内的气体流动规律进行了计算机仿真.分析了吹弧气体的运动规律,研究了改变液压操动系统的输出流量对灭弧气体流动特性及对断路器开断特性的影响,从而从机构动力学的角度出发,给出一种能够调节断路器开断特性的方法.     

SF_6断路器空载开断下液压操动机构与灭弧室联合仿真研究

该文以252kVSF6高压断路器作为研究对象,在全面考虑了影响液压操动机构运动特性的各种因素后,从能量守恒规律出发建立了液压操动机构的动力学数学模型,仿真并研究了液压操动机构的输出压力与速度特性,并以此作为计算灭弧室非定常、可压缩吹弧气体流动的边界条件,对开断过程中灭弧室内的气体流动规律进行了计算机仿真。分析了吹弧气体的运动规律,研究了改变液压操动系统的输出流量对灭弧气体流动特性及对断路器开断特性的影响,从而从机构动力学的角度出发,给出一种能够调节断路器开断特性的方法。     

SF_6/N_2混合气体灭弧室中气流特性的计算分析

以能量平衡方程为基础,建立了分析压气式SF_6断路器灭弧室喷口气流场的数学模型,在不同比例的SF_6/N_2混合气体条件下,对上游区(压气缸)气体压力和温度以及喷口喉道内的气流量进行了数值计算,通过改变混合比、基压、喷口直径和下游扩张角等参数进行大量计算,最终达到了混合气体条件下产生及维持与纯SF_6气体接近或相同的SF_6质量流量的目的,以确保所需的灭弧能力,     

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。     

自能式SF6断路器灭弧室设计数值分析技术

根据自能式SF_6断路器的研究发展,对灭弧室设计数值分析技术进行了综述,从数学模型、剖分、离散方程、代数方程组的求解以及计算结果的后处理都做了阐述,并利用实例对自能式SF_6断路器的灭弧室内的电场和气流场进行了计算,说明了利用计算机技术采用数值分析手段进行自能式SF_6断路器开发设计的先进性和必要性。同时可以对进行灭弧室内场的计算研究方面起到一定的指导作用。