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高压断路器灭弧室中触头对电场分布的影响

采用等参元有限元法对罐式断路器灭弧室区域的三维电场进行了计算．着重分析了触头对电场分布的影响，给出了触头截面上的电场强度分布．对触头问相对位置的变化对电场的作用进行了研究和分析。并给出了电场强度的数值对比．     

新型旋气喷口对高压SF6断路器三维电场的影响

由于新型旋气喷口在喷口上游引入旋气槽,使灭弧室内部电场分布发生变化.采用有限元法,分析了旋气喷口对灭弧室电场造成的影响.通过改变旋气喷口的结构参数,如旋气槽的数量及偏转角度,对比得到了无槽结构和不同旋气喷口断路器在开断过程中,灭弧室内的最大电场强度变化及旋气槽内电场的变化规律.三维电场计算结果表明,新型旋气喷口绝缘性能良好,对灭弧室内部电场影响较小,从电场角度充分证明了旋气喷口的可行性.     

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SF6断路器三维动态电弧仿真

为了研究高压SF ₆断路器在短路开断过程中电弧的变化情况,建立了三维能量源动态电弧模型和三维气流场模型.考虑到电流变化对整个气流场中压力、温度以及电弧形态的影响,将电弧模型、旋气式断路器气流场模型以及触头的机械运动通过计算机耦合并行求解,对电弧与气流场的共同作用进行分析.仿真结果表明,该电弧模型可以反映出电弧从燃烧到熄灭过程的形态变化和能量逸散过程,得出了电弧和熄弧期间喷口压力的变化规律.     

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.     

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。     

喷口长度对超高压SF6断路器影响及混沌识别

为有效控制喷口区域气流参数,提高流路气流气吹能力,以550kV单断口超高压SF6断路器为研究对象,提出具有不同管道长度的喷口流动结构.采用有限体积法对灭弧室内冷气流流动进行数值模拟,得到断口区域气流压力、密度、速度及马赫数的变化,并且对混沌特性进行了识别.开断过程中喷口管道冷气流流动行为表明,改变喷口长度可以有效调控灭弧室内气流流动,同时明显改变了对介质恢复特性起主要作用的喷口上下游压力差.通过对比分析得出,喷口长度是调控管道内气流流动的主要参数之一,且开断过程中伴随有混沌现象.     

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。     

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.     

超高压断路器出线套管电场数值计算与绝缘分析

以800 kV罐式SF₆断路器为主要研究对象,根据超高压断路器产品的技术要求,针对断路器出线套管初步设计结构,在满足产品技术条件和工程要求前提下,进行基于电场数值求解绝缘性能分析.建立了断路器出线套管轴对称电场数学模型,并进行了出线套管场域电场数值模拟及可视化处理,确定了800 kV罐式SF₆断路器出线套管绝缘设计结构,为产品开发提供数值实验基础.     

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.     

基于交互技术与区域识别的电器电场求解器研究

将自带交互式绘图功能与区域识别相结合，并基于有限元数值求解技术，构建电器电场求解器.该求解器包括前处理模块、电场数值计算仿真模块以及后处理模块.其中，前处理模块可通过初始剖分节点数据排序算法有效实现基于场值和位值的有限元网格剖分单元的自动加密与调整，以提高电场数值求解的效率.并将电场求解器应用于实际断路器产品电场数值计算与分析中，形成了一套可进行多重介质复杂结构的电器电场求解器，为电器电场的数值实验研究提供了可实现的交互式平台.     

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.     

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。