高压断路器灭弧室动态流场计算结果后处理二次开发的研究

在高压断路器灭弧室动态流场的数值计算中,常常需要快速而准确地提取涉及动网格技术的ANSYS流场海量计算结果,并绘制相关物理参数随时间变化的曲线图。通过集成ANSYS CFD-POST和MATLAB两款商业软件进行了流场后处理的二次开发工作,研制了一种提取相关数据的程序。以某实际高压断路器灭弧室动态流场计算结果为例,将其应用于目标点几何位置变化、相关物理参数变化等工况,验证了该程序的可行性和高效性。结果表明,该程序能很好地解决动态流场后处理中海量数据的提取困难,避免大量额外工作等,实现数据处理工作的参数化和自动化。     

用FLIC法对SF_6断路器灭弧室气流场的计算分析

以流体动力学理论为基础,提出了一种用于进行跨音速问题分析的流体网格法、即FLIC法,并采用移动网格技术,对OFPTB-220型断路器开断过程中灭弧室内气流场分布进行了数值计算,成功地模拟了其中气流的变化特性,并计算分析了激波对气流特性的影响。     

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。     

某型252kV自能式SF6断路器不同燃弧时间下的开断性能仿真分析

本文基于磁流体理论,采用真实气体模型和动网格模拟,建立252kV自能式SF6断路器的仿真模型,分别进行不同开断电流和不同燃弧时间下的气流场计算.从气体压力曲线变化比较膨胀室的增压情况.在关键区域选取7个监测点,观察气体压力、温度、速度和马赫数的变化特征.40kA、50kA和63kA短路电流下的计算结果表明,在相同电流条...     

采用有限元法计算电场的自适应剖分

研究了电场计算中数据准备的自适应性 ,根据场值实现网格疏密、形状调整。由高压断路器电场强度、电位计算实例证明了按所求场值的大小进行自适应剖分可最大限度减少计算工作量     

SF6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。     

基于UG和Ansys CFX二次开发的灭弧室动态流场研究

对于高压断路器灭弧室动态流场的数值计算,往往采用动网格技术进行模拟,目前众多涉及动网格的流场模拟计算都采用Ansys Fluent来完成的。相比之下,Ansys CFX具有较广泛的应用范围和诸多优点,能够解决前者的诸多不足,但其缺点是不能直接解决涉及较大变形的动网格计算。文中针对此不足,基于UX和Ansys CFX两款商业软件,通过对它们进行二次开发,得到了一种适用于动态流场计算程序;通过对某高压断路器灭弧室实际流场进行动态计算,验证了该方法的可行性和准确性。该方法在一定程度上解决了Ansys CFX软件在处理具有较大变形的动态流场计算中不足,补充了动态流场计算的实现平台。     

基于自适应网格及响应面模型的永磁电机多目标优化

针对优化方法中,传统有限元方法迭代计算时网格重构耗时的问题,提出了针对电机多目标优化问题的基于自适应网格的有限元方法。该方法采用双层网格对设计区域进行划分,改进了传统有限元方法的网格重构方法,即在结构几何变化较大的情况下,不需要对整体网格进行重构。针对两种永磁电机,为满足电机设计中控制温升及提高性能的要求,以转矩和温升为目标函数,对目标函数使用基于移动最小二乘法的改进响应面模型进行建模,采用多目标遗传算法对不同类型的电机结构进行优化,优化结果均表明,与原设计相比,使用该算法能明显降低电机温升,提高转矩密度,且能较大地降低优化过程计算量及计算时间。     

40.5kV真空断路器灭弧室内的暂态电场计算

计算了40.5kV真空断路器开断空载变压器时由复燃和截流引起的暂态过电压.通过离散的傅里叶变换获得暂态过电压的三个主要频率分量,以此作为真空断路器的边界条件,首次对真空断路器灭弧室内的暂态电场采用有限元方法进行了计算.给出了灭弧室内的暂态电场分布,电场强度的最大值、发生时间及典型位置的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参考.     

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。     

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     

SF6断路器空载介质恢复特性数值模拟中的耦合计算方法

SF6高压断路器空载下介质恢复特性的数值模拟取决于液压操动机构的输出动力特性、开断过程中灭弧室内气流场的分布以及电场总分布.传统方法对介质恢复特性的数值模拟是先分别对上述三部分进行数值计算,然后根据三部分的数值计算结果计算介质恢复特性.本文以介质强度的计算为纽带,将三者联系起来,首先建立了对介质恢复特性进行数值模拟的耦合方程,然后在液压机构操动力的驱动下,对每一行程步距通过耦合方程,计算每一步距下的液压操动机构的输出特性、灭弧室内气流场与电场的分布及介质恢复强度,最后求得全行程下的介质强度恢复特性.通过空载开断过电压的校核,证明所求得的介质恢复特性满足对该断路器空载开断能力的要求.     

SF_6自能灭弧断路器中蓄压阶段灭弧室内压力的计算

本文提出了ＳＦ６自能灭弧断路器在燃弧阶段灭弧室内压力的计算方法，并用实验压力测量．证实了计算结果。讨论了几种主要参数（如体积、阻塞时间、磁场）村压力变化的影响。本文提出的计算方法对开发这类断路器有一定的实用价值。     

模糊聚类分析用于断路器状态评估因素分类

为了使高压断路器工作状态的评估更准确可靠,提高其诊断精度,提出了采用模糊聚类分析方法以模糊综合评判过程中各评价因素的分类。该法首先提取各评价因素的特征,构造模糊相似矩阵和模糊等价矩阵,再通过选取不同阈值下的截集,进行动态聚类,建立层次模型,最后利用模糊层次分析法确定不同层次中评价因素的权重。以SF6高压断路器为例,给出的聚类分析过程表明,基于模糊聚类分析的因素分类方法合理有效。     

Interrupting Test of 275kV Reactor and Its Evaluation in Three Kinds of Gas-Blast Circuit Breakers

By using a 275kV, 150MVA reactor, interrupting tests, were conducted on an opening resistor-fitted air-blast circuit breaker, a two-pressure SF6 gas-blast circuit breaker, and a puffer-type. SF6 gas circuit breaker. Maximum overvoltages generated on the reactor were 1.95 PU with the puffer-type SF6 gas circuit breaker, 2.27 PU with the two-pressure SF6 gas-blast circuit breaker, and 1.71 PU with the opening resistor-fitted air-blast circuit breaker. The test results indicated that arc voltage had a great effect on overvoltage. With the puffer-type SF6 gas circuit breaker, overvoltage was low particularly during short arc times, and high only in the vicinity of the 0.5 cycle corresponding to maximum arc time. A digital calculation of overvoltage waveforms by using nonlinear arc voltage represented by base arc voltage and a normal function revealed that arccontained interruptions could be simulated very well.     

高压SF6断路器电弧动态模型研究

提出了在二维N-S方程和湍流模型求解基础上的喷口电弧等效电阻网格法，建立了新型电弧动态物理一数学模型，充分考虑了灭弧室内电弧温度、压力等物理因素的影响，气吹对电弧形态的影响以及电弧电流的自适应调整，以反映整个开断过程中电弧的动态变化。并在对高压SR断路器气流场N-S方程和k-ε方程求解研究的基础上，对500kV单断口SF6断路器短路开断情况下，跨音速、可压缩、复杂流路、变边界条件的气流场进行求解，实现了电弧动态变化过程的气动模拟，为进一步研究电弧能量的利用及更有成效地进行高压断路器开断过程的仿真研究奠定基础。     

SF6高压断路器压力特性与机械特性耦合数值模拟

SF6高压断路器对某一具体故障的成功开断是其灭弧室结构、开断电流和操动机构三者共同作用的结果，这使得断路器压力特性与机械特性的耦合数值模拟在断路器结构设计和优化中占有非常重要的地位。基于气体质量守恒、能量守恒定律和牛顿第二定律，采用模块化拓扑关联分析方法，建立了SF6高压断路器压力特性与机械特性耦合数值分析计算方法。应用该方法对126kV/40kA SF6高压断路器空载、T100s开断压气缸内气体压力特性和操动机构的机械特性进行耦合数值计算，对比了开断电弧对压气缸内气体压力特性、质量和焓的流动特性及操动机构行程曲线的影响。     

SF6断路器吹弧气体流动的边界元数值计算中基本解的求取

SF6高压断路器开断过程中灭弧室内的吹弧气体是一种非定常，可压缩流动。这种流动是用抛物-双曲型N-S方程或欧拉方程来描述的。由于至今尚未求得此方程组的基本解而无法考虑用边界元法对该种气体流动进行数值求解。文中针对描述该种气体流动的欧拉方程，应用数学理论和方法，在已知质量方程与运动方程的奥森解的基础上，推导出描述断路器灭弧室吹弧气体非定常可压缩流动的欧拉方程的基本解。作为数值模拟实例，文中对550kV SF6断路器空载开断过程中吹弧气体流动规律进行了数值模拟，其结果证明文中导出的基本解是正确的，从而为进一步开发求解非定常可压缩气体流动的边界元数值计算法奠定了基础。     

高压真空灭弧室内部电场分布的影响因素

为了解高电压真空灭弧室内部的电场分布情况,建立了真空灭弧室的电场数学模型。应用电场数值分析方法和有限元软件详细计算不同屏蔽罩与触头尺寸对真空灭弧室内部电场分布影响的结果表明,因高电压真空灭弧室开距较大,触头间隙不再是场强集中的区域,在高压真空灭弧室小型化设计过程中,除考虑电极间的绝缘外,更需考虑电极与屏蔽罩之间的绝缘。合理设计屏蔽罩的尺寸、位置和触头的形状可有效改善灭弧室内部的电场分布,提高真空灭弧室的耐压能力,从而为国内72.5kV以上电压等级真空灭弧室的研制提供了理论依据。