大电流真空电弧开断过程瞬态特性仿真分析

针对开断过程中传统稳态模型无法表征真空电弧动态特性问题,以工频电流下开断峰值为10 kA大电流真空电弧为研究对象,搭建等离子体弧柱区二维物理模型,在已有双温磁流体动力学稳态模型中引入密度、温度、压力及速度等流场参数时变项,同时利用动网格技术控制弧柱区变化速率,模拟触头分闸过程,综合考虑电流及开距变化情况下等离子体各物理场参数变化,以获取开断时电弧微观流场瞬态特性,探究开断过程中电弧形态及能量变化。分析结果可知：离子压力、温度、电子温度和阳极表面能流密度均随动、静触头分离而减小;离子速度无明显变化;等离子体不断向外扩散,由于电流减小,金属蒸汽源也逐渐减少,极间等离子体密度降低,阳极尚未达到活跃程度,最终电弧熄灭。     

电弧参数对激光触发真空开关重频开断特性的影响

激光触发真空开关(LTVS)的电弧特性受外电路参数和触发材料的综合作用,影响其开断性能。该文基于可拆卸真空腔体搭建实验电路,改变电流频率、工作电压、电流峰值、电极结构及触发材料种类等因素,对比相应条件下LTVS的完全开断时间差异,分析不同电弧参数对LTVS重频开断特性的影响,讨论LTVS开断过程中真空电弧与触发材料的作用关系。实验结果表明,LTVS的完全开断时间随电流峰值和工作电压的上升而增长,随电流频率的增加而缩短;纵磁电极对LTVS开断能力的提升效果随电流频率变化;LTVS的开断特性受触发材料种类影响明显,NaCl、KCl、TiH2和Ti+KCl几种材料中,热传导能力最佳的Ti+KCl开断特性最差,开断频率1.4kHz,峰值2.6kA的电流所需时间约为7ms。研究结果可为LTVS产品设计提供参考。     

混合断路器大电流开断过程中真空电弧与SF6电弧相互作用的仿真

真空断路器和SF6断路器串联的混合断路器,可有效利用真空和SF6气体两种介质不同的灭弧特性实现更大短路电流的分断。为研究两种电弧的相互任用,运用ATP软件及其TACS工具建立了系统实验仿真平台、12kV真空断路器与40.5kV SF6断路器的电弧模型;将仿真结果与实验波形结合通过数学方法分别求得实用的真空电弧和SF6电弧模型参数;搭建了实用真空电弧模型与SF6电弧模型串联的混合断路器模型。通过设定不同的系统仿真参数,研究开断过程中真空电弧和SF6电弧的相互作用及真空断路器与SF6断路器的分压关系;分析两断路器不同时刻分断的协同特性与介质恢复过程;量化研究混合断路器的断流容量增益特性。仿真结果证明,真空断口首先承担恢复电压有利于SF6断口的介质强度恢复;两断口间的电压分布关系主要由电弧电阻与断口间电容决定;在不增加SF6气体使用量的情况下混合断路器具有比SF6断路器更大的断流能力。研究结果为大容量混合断路器的设计提供了理论依据。     

石英砂熔断器开断过程的电弧数学模型

本文分析了熔断器短路故障电流的分断过程，并建立描述熔断器燃弧过程的电弧数学模型。用此模型对熔断器分断过程进行分析和计算，其结果和试验结果进行比较，发现两者吻合得较好。     

无电弧直流高速开断真空断路器

一、前言 在日本,以城市为中心的直流电气铁道内,在电力电子和微电子技术的基础上,对电力供应系统的设备进行了技术革新.人们十分关注以列车运转为电力供应中心任务的直流高速开断断路器,十多年来曾考虑过不少方案.日本运输省针对铁道技术的开发提出了"环境和节能"、"提高安全性和可靠性"、"高寿命低价格"三项要求,从而研制出新型无电弧直流高速开断真空断路器.     

直流真空电弧强迫开断电弧形态

随着航空270V直流系统的应用,直流开关的需求逐渐增加。现阶段直流开关大多为空气开关,其开断容量较小,使用真空开关将对于提高开断容量具有一定优势。针对航空270V直流用短间隙真空灭弧室进行高频开断实验,研究了直流强迫开断的电弧电压、电流特性,分析了回路参数对直流强迫开断中平均电流变化率di/dt和弧后过电压dv/dt的影响。通过相同开断实验电流、相同电流变化率、不同触头结构情况下开断实验,分析了电弧直径动态特性。强迫熄弧过程中,平板触头电弧直径逐渐减小,纵磁触头电弧直径变化较小并在熄弧前迅速变化。针对不同电流实验,随电流升高电弧直径略有增加。起弧阶段,平板触头电弧直径随燃弧时间呈对数函数增加,而纵磁触头电弧直径基本保持不变。拟合得到平板电弧起弧时直径变化函数,随燃弧时间延长,平板触头电弧直径逐渐增大至大于纵磁触头电弧直径。     

大电流真空电弧的并联开断

以真空电弧理论为基础,讨论了真空断路器开断大故障电流的并联开断过程,分析了影响转移电流大小及其时间常数的诸因素,提出了利用真空断路器并联以提高其开断容量的方案,为国内真空开关生产厂家提供借鉴。     

真空断路器并联开断过程的实验研究

<正>一、引言 根据Yanabu关于真空电弧的物理描述可知,纵磁下的真空电弧弧柱由大量并联燃炽的单根弧柱组成。如果把平衡时的燃弧分成许多独立燃烧的扩散型分支,各分支在保持为扩散型的情况下并联燃烧形成大电流真空电弧,那么,在保持整个电弧形态为扩散型且各分支电弧有同样的起弧、燃弧条件情况下,各分支电弧将同时存在并且并联燃烧。据此,本文提出了利用并联灭弧室分担额定电流并利用并联方式进行大电流开断的方法。     

交流线路的开断过程分析

由此得出 :C1=um2 q L+ q- h2 q ia;　C2 =q+ h2 q ia- um2 q L将上述求得常数代入 (2 3)式 ,得到 :u D=- e-ht2 q{ ia C(eqt- e-qt) - um[(q+ h) eqt+ (q- h)e-qt]} + um (2 4 )　如果在开断瞬间 ia=0时 ,(2 4 )进一步简化为 :u D=- um2(q+ h) eqt+ (q- h) e-qtq e-ht+ um (2 5 )　情形 3:临界非振荡过程如果 (2 1)式中根号项等于零时 ,则有 :α1=α2 =- h=- 12 RDC=- 1L C (2 6 )　即14 R2DC2 =1L C或 RD=12LC (2 7)　这时 (4)式的通解为 :i C=e-ht(C1+ C2 t)及利用 (2 )式 ,可得 :u D=- e-htch(C21+ hth - C1) + C3仿前 ,积…     

交流线路的开断过程分析

1　弧隙并联电容时的电感线路开断过程图 1给出弧隙并联电容时电感线路开断的原理线路图。原则上此线路非常接近于实际短路线路开断时的情形。实际上 ,电线及开关上总有若干分布电容存在。这样 ,对图 1线路可以列出下列线路方程式 :umsinωt=L didt+ u D (1)　u D=1C∫i Cdt=i DRD (2 )　i=i C+ i D (3)　图　 1　　为了解上述方程式 ,假设电弧电阻 RD=常数。既然我们对电流过零瞬间感兴趣 ,假设电源电压在电流过零前后变化很慢 ,而等于常值。再设开断线路后的电弧长度立刻具有一定的有限数值。在这样假设条件下 ,可以得到下列常系数微…     

Numerical Simulation of High-current Vacuum Arc in Short Gap

The plasma status of vacuum arc before arc current zero, has a great influence on the interruption perform- ance of the vacuum circuit breakers. In this paper, a vacuum arc model in a short gap was est...     

真空开关灭弧室真空度不拆卸测试

本文介绍真空开关灭弧真空度不拆卸测度方法，其中包括测试原理，硬件组成、软件设计、真空度标定，以及测试仪的性能，板面，操作和使用方法等。     

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.     

真空电弧引燃过程的分析

为了深入了解真空电弧的引燃过程,测量了直流真空电弧起弧阶段的电弧电压、屏蔽罩电位以及屏蔽罩收集离子电流等有关参数。分析了真空电弧的引燃过程和起弧后等离子体的扩散过程以及纵向磁场对等离子体扩散的影响。     

真空开关电弧图像高速采集系统

针对直流真空电弧强迫分断过程中燃弧时间短的特点,为分析直流真空电弧强迫分断机理,设计了以光电二极管阵列为感光器件、基于FPGA和MCU的高速图像采集系统。采用USB技术实现系统与PC机通信。实验结果表明,该设计采样精度高、速率快,适用于拍摄电弧图像,为后续分析直流真空电弧开断机理奠定基础。     

纵磁下真空电弧阳极热过程的仿真

建立了纵磁下真空电弧阳极热过程的二维瞬态轴对称模型,并对极限开断条件下不同能流密度作用下纯铜电极的阳极热过程进行了仿真分析.通过仿真获得了阳极温度沿径向、轴向的变化过程.仿真结果表明,随着能流密度的增大,阳极温度逐渐增大,但由于温升导致蒸发作用增强,温度的增幅减弱;阳极温度最大值并没有出现在能流密度峰值时刻,而是有所滞...     

利用电弧动态数学模型的低压断路器开断过程仿真分析

低压断路器开断过程仿真的关键内容是如何建立开断过程的电弧数学模型,并将其与其它开断过程的物理现象相耦合。通过对虚拟样机软件ADAMS进行二次开发,将电弧动态数学模型应用到低压断路器的开断过程仿真,并结合有限元软件ANSYS,建立了耦合复杂机械运动﹑电路﹑磁场和电弧数学模型的低压断路器开断过程仿真模型。通过将建立的仿真模型应用到一带双向斥开触头系统的塑壳断路器,研究了静触头压力大小对该塑壳断路器开断性能的影响。实验结果表明,利用所提出的仿真模型研究低压断路器的开断过程是可行的。