分断速度对触头电弧侵蚀影响的数值分析

将电弧发展进程与触头分断过程结合起来,建立了电弧侵蚀热传播过程的数学模型。对触头分断过程中的电弧侵蚀现象进行了数值计算,分析了分断速度对输入触头能量、熔池尺寸的影响。分析表明,控制分断速度在一定范围内可有效地减小电弧对触头的侵蚀。     

空气开关电弧的数学模型及其特性的研究综述

从空气开关电弧的平衡态化学组成、基本属性、建模与仿真、实验测试等角度,综述了国内外空气开关电弧的数学模型及其特性的研究进展,介绍了空气开关电弧物性参数的计算方法,列举了多个有代表性的电弧数学模型以及各种电弧特性的测试手段及其应用,最后指出了空气开关电弧研究所面临的几个问题。     

交流和直流电弧炉数学模型研究

通过对交流和直流电弧炉电弧燃烧模型和工况分析，对产生交流不稳定电弧和直流稳定电弧的机理作了分析研究，从而得出分析计算交、直流电弧炉谐波量是两种不同的数学模型的结论，并导出分析计算直流电弧炉谐波量的数学模型。     

新型串联电弧模型与特性分析

以电路理论为基础,对RLRh串联电路进行分析计算,提出一种以电弧电流为输出的新型电弧数学模型。此模型以电弧电阻为变量,将电弧电阻看成时间的周期函数,并对电弧电阻进行分区域处理,给出了各区域电弧电阻的变化规律与数学表达式。应用新模型进行计算,并将计算结果与Cassie电弧模型和Stokes电弧模型仿真结果进行对比,验证了新型电弧模型优于Cassie电弧模型和Stokes电弧模型,研究可为串联故障电弧的诊断提供可靠的理论依据。     

低压交流串联故障电弧模型及实验

基于电路理论,将电弧等效为时变电阻,提出了一种以电弧电阻和负载参数为变量的电弧数学模型。将电弧电阻看成时间的周期函数,并对电弧电阻进行分区域处理,给出了各区域电弧电阻的数学表达式。应用模型计算不同负载下的电弧电流,计算结果分别与Cassie电弧模型、Stokes电弧模型仿真结果、实验结果进行对比。对比结果验证了此电弧模型的正确性和实用性。此研究可为低压串联故障电弧的诊断提供理论依据。     

真空电弧等离子体弧柱现象模型分析

本文从描述真空电孤等离子体的基本控制方程出发,推导出可以用来计算燃弧过程中电弧基本参数的电弧数学模型。计算结果显示:真空电弧从阴极开始沿轴向的逐渐收缩,导致了电流密度、电场强度和电弧电压显著增加,这种收缩与电弧电流、电极开距和纵向磁场有很大关系。这与实验结果是基本吻合的。     

基于FLUENT的低压分断电弧仿真

在计算流体动力学(CFD)商用软件包FLUENT的基础上进行了二次开发,采用了磁流体动力学(MHD)理论,针对低压断路器灭弧室的简化模型,建立了相应的电弧仿真数学模型.对灭弧室内电弧的整个运动过程进行了仿真计算,并分析了电弧运动过程中一些相关量变化.     

气吹电弧介质恢复强度的数值计算

本文在电弧轴对称及局部热力学平衡条件下,建立了气吹电弧二维(r,z)非定常电弧数学模型。在考虑紊流效应时,选用3K-ε双方程紊流模型。计算结果给出电流过零后0～300μ3时间内电弧温度的恢复特性,并由此计算出电流过零后弧隙间介质强度的恢复特性。此计算结果与实验测量结果基本吻合。     

考虑器壁侵蚀影响的空气电弧特性仿真研究

考虑电弧的物理参数、电磁及热和辐射现象,应用商用计算流体力学软件Phoen ics对其进行二次开发,建立了低压断路器中空气电弧等离子体的三维磁流体动力学(MHD)数学模型。分析了电弧初始位置对于电弧运动的影响。基于PA6-6产气材料和电弧相互作用的实验数据及混合电弧的传输及热动参数,研究了产气材料对于电弧特性的影响。结果表明,产气材料的存在使得电弧直径收缩,电弧电压升高。     

拆、搭电缆引线时电弧建模仿真研究及消弧策略优化

对带电拆、搭电缆线路时系统的暂态特性进行了仿真分析,获取电缆电容电流对电弧强度的影响,并将电缆电容电流大小作为消弧策略的选择依据,进行建模仿真研究。根据建立的数学模型对电缆电容和电弧强度的影响因素进行分析对比,并依据仿真结果对电弧强度的影响因子进行修正。同时结合上海地区配网现状计算带电拆、搭电缆线路的安全长度,对现有消弧策略进行优化。     

真空电弧截流现象的理论研究

对小电流冷阴极真空电弧的单个阴极斑点建立了以能量平衡、离子守衡为基础的数学模型,将真空电弧的电流ｉ、阴极压降ｖｃ 这些宏观参数与阴极斑点的半径ｒ、温度ｔ 及电子电流占总电流的比例ｓ,这些微观参数联系起来,并对铜和银分别研究了电弧电流对阴极斑点状态的影响,而且比较了铜和银在相同条件下阴极斑点的所有可能状态。发现对同种阴极材料电弧电流越大则阴极斑点可能的存在状态越多,在标度相同的ｒ－ ｔ 平面上存在的点越多,点堆积成的图形面积也越大。在相同的电弧电流下的不同触头材料,截流水平越低阴极斑点可能存在的状态越多,因此提出了用相同标度下ｒｔ 平面上的阴极斑点可能的存在状态面积作为衡量真空电弧相对稳定性的标准。这为比较不同触头材料截流水平相对大小提供了简便方法,有利于对低截流值触头材料的研究。     

不同因素对气吹式塑壳断路器开断电弧运动影响的实验研究

设计了用于研究气吹式塑壳断路器开断电弧运动情况影响因素的实验模型。利用具有自聚焦透镜及图形组态功能的二维光纤快速测试系统测取了不同情况下开断10kA预期电流时的电弧电流、电弧电压、灭弧室气压波形，以及开断过程的电弧运动图景。对比研究了灭弧室上下方气体阻尼、栅片结构及产气材料等因素对气吹灭弧性能的影响情况。结果表明，尽可能封闭灭弧室下方出气口，采用短栅片结构和POM与尼龙产气材料均有利于电弧进入灭弧室。     

PTFE蒸气对电弧特性影响的数值分析

在喷口电弧动态数学模型中 ,考虑了喷口烧蚀产生的PTFE蒸气的作用。应用有限元方法模拟了SF6 自能膨胀式断路器开断短路电流的过程。通过与不考虑PTFE蒸气影响的开断过程的模拟结果相比较 ,得到了PTFE蒸气对喷口电弧特性影响的结果。表明 :PTFE蒸气使喷口电弧的压力明显增高 ;使电流较高时的电弧温度降低 ;使电弧电流过零时的弧区温度升高 ;在电弧电流下降时 ,电弧的温度下降速度变慢 ;使电弧的半径增大。     

喷口电弧与喷口材料蒸气相互作用的数学模型

基于守恒方程组，建立了喷口电弧与PTFE蒸气相互作用的数学模型，并用该模型对SF6自能膨胀式断路器的开断过程进行数值模拟。结果表明：开断电流的大小对膨胀室内的压力有明显的影响，熄弧压力的建立是依靠PTFE蒸气和SR气体吸收了电弧的能量来完成的。进入膨胀室内的热气流与冷气体之间的相互作用使冷气体向膨胀室的气流出口处运动，有利于弧后触头问的介质恢复过程。PTFE蒸气能加快膨胀室内冷热气流的混合，导致热气体的温度下降、温度升高的区域增大；使弧后喷口内气流场的温度下降速度减小，但由于气体密度上升较快，介质强度增高。     

低压空气电弧动态特性仿真及分析

在计算流体动力学（CFD）商用软件包二次开发的基础上针对低压断路器简化灭弧室,采用磁流体动力学（MHD）理论建立了三维电弧仿真模型.仿真计算结果描述了电弧弧柱收缩、等离了体喷流和电弧形态等相关现象,研究发现磁场、出气口面积的增大可加速电弧运动,但出气口面积到达一定程度后,其大小变化对电弧运动的影响很小,而栅片的存在则对灭弧室气流具有一定阻挡作用.电弧运动的实验结果验证了仿真模型的合理性.     

电弧炉非线性特性对供电网影响的仿真研究

针对电弧炉系统对供电网的影响进行了仿真研究。建立交流电弧的等效数学模型，导出电弧炉系统的状态方程，以谐波分析为实例验证了模型的可用性。进一步考虑了电弧电阻较大时，电弧炉系统对供电网的影响。利用Matlab软件进行仿真，给出了不同系统功率因数时系统电流电压波形及频谱分析结果。仿真表明随着电弧电阻非线性作用的增强，系统出现了电网电压波动的基本特征，可以认为电网电压波动是电弧非线性与系统相互复杂作用的结果。     

高压断路器电弧电压数字化测试系统

本文提出并建立了一套数字化的高压断路器电弧电压测试系统。通过采取措施 ,该系统能有效地工作于强电磁场干扰环境中 ,并在燃弧过程中定量测量电弧电压波形 ,在电弧熄灭后安全耐受暂态恢复电压。在电弧电压测量过程中 ,承载大电流母线所产生的压降迭加在电弧电压上 ,通过采取硬件补偿措施 ,将母线压降抑制到最小 ,使被测电弧电压得以最大限度地增强 ,因而该测量系统能定量测量电弧电压     

几种毛细管等离子体电弧起弧方法与比较

介绍了高压击穿法、多极触发法、熔丝熔爆法、活塞起弧法 4种毛细管等离子体电弧的工作原理及各自特点 :高压击穿法利用分级供电脉冲电源技术实现了电源小型化 ;多极触发法利用同轴结构优势 ,中间电极担当触发和开关角色 ,主放电回路起放大作用 ;熔丝熔爆法在两电极之间用金属线或箔连接 ,起弧电压低 ,易于起弧 ;活塞起弧法利用活动电极充当回路开关 ,电源所需电压较低。除熔丝熔爆法外 ,其它 3种方法都可重复使用 ,使用时根据需要选择。比较而言 ,多极触发起弧法可控性和重复性都较好 ,用途广泛     

基于对称法与相位法的新型消弧线圈

分析了当前自动跟踪补偿消弧线圈技术的发展以及存在的问题,提出了基于对称法与相位法相结合的新型消弧线圈设计方案,介绍了电容电流检测方法和装置结构。该方法利用了零序电压U。与脱谐度υ关系曲线的对称性以及U。与线电压UBC的相位关系,无需反复调节消弧线圈电感值就可快速、精确地跟踪测量电网电容电流。根据该方法研制出的新型消弧线圈试验和现场运行均表明,该型消弧线圈具有响应速度快、补偿精度高、无机械动作可靠性高等特点。     

超高压串联补偿输电线路的潜供电流和恢复电压

同无串补超高压输电线路相比,串补线路的潜供电流和恢复电压含有低频分量,文章通过对一５００ｋＶ输电系统进行简化等值电路的分析,以及用ＥＭＴＰ进行仿真计算,阐述了超高压输电线路恢复电压的拍频特性及串补线路潜供电流和恢复电压低频特性的产生机理,分析了弧道电阻对串补线路潜供民流的自熄和单相重合闸成功率的影响。