基于有限元法的高压SF6断路器三维电场分析

为了满足多介质复杂结构三维电场逆问题对三维电场数值计算提出的高精度和高效率的要求,以有限元方法为基本理论,编制了基于四面体网格剖分的三维电场有限元计算平台.运用计算平台对高压SF₆断路器灭弧室内的三维电场进行了准确计算,根据灭弧室内的电场分布对动触头结构进行优化分析,得到了高压SF₆断路器内部等位线分布图、等电场强度分布图和不同动触头结构下的最大电场强度值.算例计算结果证明了该计算平台能被应用于三维电场逆问题的求解.     

SF6断路器开断电场和气流场统一求解的研究

应用ANSYS商用软件包对500 kV单断口高压SF₆断路器内部的电场、流场进行了二维建模与求解的研究.断路器的介质恢复特性决定于开断过程电场和流场的相互作用，由于两者计算区域不同，而且其计算边界条件又有差别，从而导致数值计算时网格生成很难达到完全一致，从而导致计算精度受到直接影响.因此，从解决网格生成入手，进行了其电场、气流场的数值求解研究，得到了断路器内部电场、流场情况分布图，并对结果加以分析，为高压SF₆断路器的绝缘设计提供了理论依据.     

SF6断路器磁流体二维电弧模型化与仿真

为反映SF₆断路器在短路开断过程中电弧与气流的作用,以磁流体力学理论为基础建立了SF₆电弧二维物理数学模型,考虑了电场、磁场、湍动气流场及辐射场间的耦合作用及SF₆气体物性参数随吹弧气流温度与压力变化对电弧等离子体的影响.采用有限体积法对SF₆断路器短路大电流开断时的稳态电弧进行数值仿真,定量分析了SF₆电弧与电磁及可压缩、有粘、有源、湍动气流间的相互作用.研究发现,电弧提高了灭弧室喷口上下游气流的压力差,并且电弧半径也因自身电磁力的作用而不断变化,在喷口喉部较大,而在电极附近较小.     

换流变压器出线套管极性反转电场计算分析

换流变压器是高压直流输电系统中的重要设备之一,高压和特高压换流变压器设计制造的难点在绝缘技术,而绝缘的关键部位在阀侧出线装置.利用罚函数法构造了有限元状态方程,并通过数值方法进行求解.最后,讨论并分析了一个实际的±800 kV换流变压器出线套管模型在极性反转试验电压下绝缘结构中的瞬态电场分布,且通过对线性和非线性条件下的计算结果进行对比分析,考察了非线性对换流变压器出线套管极性反转电场分布的影响,为准确的进行换流变压器出线套管的绝缘结构设计提供依据.     

SF6发电机保护断路器液压机构特性研究

以SF₆发电机保护断路器为研究对象，以机械动力学、流体力学、数值求解技术以及计算机技术为支撑，根据能量守恒定律和贝努利方程及气流特性建立了配氮气储能液压机构的压气式SF₆发电机保护断路器操动机构和灭弧室联合模拟的数值计算模型.并对此进行了程序设计，得出空载及有载开断过程中断路器机构运动特性和灭弧室气体压力特性，可提高断路器操动机构动作的可靠性，为提高断路器开断能力提供理论参考.     

高压断路器三维电场数值仿真

运用有限元法对罐式SF6断路器断口附近三维电场进行了数值计算,以计算机辅助绘图为支撑,完成了SF6断路器三维电场的数值仿真。在三维电场数学模型的建立中考虑了屏蔽罩和并联电容器组的存在;对断路器不同三维剖面的等电位线分布及电场分布情况进行了分析;并将计算结果进行了三维图形可视化处理及显示。     

252 kV自能式SF6断路器灭弧室电场计算

以126kV自能式SF6断路器的灭弧室结构为依据，给出了126kV和252kV自能式SF6断路器的灭弧室电场计算结果，计算结果表明，252kV自能式SF6断路器灭弧室结构满足绝缘要求，为252kV自能式SF6断路器的整体设计提供了理论依据。     

1200kV变压器高压引线绝缘电场的数值分析

根据1 200kV变压器高压引线绝缘结构的特点,分别建立了高压引线拐弯部位电场、靠近高压绕组的屏蔽引线电场和高压套管均压球电场的模型,并利用有限元方法进行了二维平面和轴对称场的数值分析,为合理设计和确定1 200kV变压器高压引线绝缘结构提供了理论数据.     

550 kV超高压SF6断路器喷口研究

开断与关合性能是高压断路器的最基本性能，也是最为重要的研究内容.断路器喷口对开断与关合性能影响很大，喷口是决定特高压断路器开断性能的关键部件，也是特高压断路器设计的核心.以550 kV SF₆断路器为研究对象，对超高压断路器喷口制造工艺进行深入研究，实现超高压断路器用喷口的制造.     

自能SF6断路器冷气流开断压力特性

为了解决自能式SF₆断路器在开断容性小电流时由于电弧能量较小、喷口堵塞效应不明显而出现开断困难的问题,以自能式SF₆断路器为研究对象,根据场域数值模拟对冷气流开断下压力特性进行分析.采用柱坐标系下二维N-S方程描述气流参数变化,建立轴对称数学模型.利用有限体积法,结合实测触头分闸速度特性曲线进行冷气流开断气流场模拟.在喷口附近不同区域设置压力监测点,定量分析监测点处压力特性.研究表明,喷口上游压力变化直接影响断路器开断性能,长喷口结构对于灭弧室内压力下降有明显抑制作用.     

断路器触头温度场实时监测系统设计

SF6断路器触头温度场的实时监测是电气设备绝缘检测领域长期存在的技术难题,设计一种新型的单端口SAW谐振器构成的无源无线温度传感装置,构建断路器温度监测系统.分析并设计低功耗发射器电路和接收电路,对其性能参数进行计算;研究SAW传感器发射和接收天线的辐射电阻、损耗电阻和电感等参数的取值问题,并根据这些参数设计匹配网络,从而提高通讯距离及通讯的可靠性。该装置经测试,可以满足现场对SF6断路器触头温度的实时监测要求.     

SF_6全封闭组合电器中断路器触头间电场分布的有限元分析

用有限元法对SF_6全封闭组合电器中断路器灭弧室静电场进行了数值计算。通过对触头分开距离为100％开距、50％开距和20％开距情况下的电场计算,获得了不同情况下灭弧室的电场分布情况和沿触头表面的电场强度分布情况,确定出最大电场强度在静触头头部的弧部处。本文的计算结果为对国外引进技术的消化、吸收,完成产品的国产化研究,即为实现灭弧室电场的最佳分布,进而为解决产品的绝缘问题提供了依据。     

10kV户外真空断路器灭弧室电场数值分析

采用有限元法对10KV真空断路器灭弧室内部电进行计算分析，得出不同外绝缘情况下的电场分布情况，通过对真空灭弧室在不同外绝缘尺寸，厚度等条件下悬浮电位的计算及灭弧室内部电场进行的一系列仿真分析，为户外真空断路器的设计及其外绝缘设计提供了理论根据。     

复燃和截流过电压作用下真空断路器灭弧室内的电场分析

采用暂态电路模型对真空断路器开断空载变压器时由复燃和截流引起的过电压进行了数值模拟，并对暂态过电压的频率成分进行了离散的傅立叶分析，以此作为真空断路器的边界夺件，采用有限元法进行了计算，给出了灭弧室内的暂态电场分布和电场强度随时间变化的曲线，讨论了暂态电场的一些特征，为真空断路器的绝缘设计提供了参考.     

接地内屏蔽对SF_6套管电场分布影响的研究

采用有限元法软件分别计算了126kV SF6套管在有无接地内屏蔽时瓷套内部和外部的场强分布和电位分布。分析了接地内屏蔽的位置和尺寸与电场分布的影响,并对接地内屏蔽的结构进行了优化设计,为126kV SF6套管接地内屏蔽的设计提供了理论依据。     

电器中三维电场计算的有限元法

提出一种用于复杂结构中三维电场数值计算的有限元法，指出采用子块法和参数变换法，通过子块关联矩阵来实现自动剖分，以适应求解区域结构的复杂性．采用这种方法对小容量接触器灭弧室和ＳＦ６断路器罐体中三维电场分布进行了计算，结果表明，上述方法完全可以用来解决实际工程问题．     

126 kV真空断路器灭弧室电场数值分析

为了解真空灭弧室电场分布情况,并找出灭弧室设计的关键部位,基于电场数值分析理论,采用有限元法对126kV真空断路器灭弧室内部静电场进行了仿真计算.考虑灭弧室内部主屏蔽罩结构对电场分布的影响,分析了加伞群后电场分布的变化情况,并给出了灭弧室内动静触头表面处的电场强度值.通过对不同触头开距情况下的电场进行计算,获得了在不同情况下的灭弧室电场分布情况,给出了不同开距下的电场强度最大值,为触头结构的优化分析、真空断路器的触头设计及真空灭弧室的优化设计提供了理论依据.