特高电压SF6断路器灭弧室的发展及其全场域数值分析

文中提出了特高电压ＳＦ６断路器的发展途径和灭弧室设计指导思想的３个重要新观点，叙述了所建立的电弧二维动态数学模型，灭弧室全场域中二维电场、二维气流场和介质强度恢复特性的数值分析，对提高ＳＦ６断路器开断能力，为５５０ｋＶ单断口ＳＦ６断路器的发展提供了理论依据和实用的计算机模拟。     

馗叩缪梗樱芲6断路器灭弧室的发展及其全场域数值分析

文中提出了特高电压ＳＦ６断路器的发展途径和灭弧室设计指导思想的３个重要新观点．叙述了所建立的电弧二维动态数学模型，灭弧室全场域中二维电场、二维气流场和介质强度恢复特性的数值分析．对提高ＳＦ６断路器开断能力，为５５０ｋＶ单断口ＳＦ６断路器的发展提供了理论依据和实用的计算机模拟     

SF6断路器介质强度恢复过程的数值分析

以流注理论为基础，提出了灭弧室内电场，气流场计算的理论模型和数值计算方法，对ＳＦ６断路器开断小容性电流时的介质强度恢复过程进行了研究。通过对断路器灭弧室内电场和气流场的计算分析，获得了气流中达到击穿临界值时的静态和动态击穿电压特性。并受场强Ｅ、压力Ｐ的影响而移动。     

自能式SF6断路器开断过程的分析

为改进灭弧室设计 ,将喷口电弧的微积分模型及气流场分析中的特征线法联立起来 ,对开断过程中电弧与气流场间的相互作用进行了模拟 ,并通过能量平衡方程对断路器的机械特性进行了计算 ,得到了各个时刻操动机构的运动特性、膨胀室的状态参数及灭弧室内气流场、电弧的动态特性。部分计算结果与试验值进行了比较 ,二者基本吻合     

SF6压气式灭弧室冷态气流场与介质恢复强度计算

应用Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ法对可压缩气体非稳态控制方程组进行了数值求解，计算了ＳＦ６压气式断路器灭弧室在不同压比，不同喷口形状下的流场分布。通过对计算结果的分析，讨论了在不同情况下灭弧室对开断小电容性电流后的过电压的承受能力。     

轨道交通直流断路器灭弧室优化设计

为缩短直流断路器灭弧时间,增强灭弧性能,选用能够增加灭弧能力的纯铁材料和镀锌工艺,采用V形对称双列布置金属栅片,增加导弧板和电弧与栅片的接触数量,优化灭弧室结构;并选取灭弧栅的3个栅片倾斜角度,运用Fluent模块进行燃弧阶段灭弧室气流场仿真,通过设置不同入口流速分布分析灭弧室内气流场分布情况,确定45°为最优的灭弧栅片倾斜角度,完成轨道交通用直流断路器灭弧室的优化设计。仿真结果表明,优化后的直流断路器灭弧室,可使电弧更加快速充分地与灭弧栅片接触,缩短燃弧时间,提高分断性能,改善灭弧效果。     

自能双动式SF_6断路器无载分闸气流场的仿真

以252 k V自能双动式SF_6断路器的灭弧室为研究对象,对自能双动式SF_6断路器的灭弧室无载分闸气流场进行仿真分析。采用二维Navier-Stokes(N-S)方程,并与气流场控制方程联合,运用动网格技术,对计算区域进行划分。根据断路器的行程曲线,通过自编程序控制网格的动态变化,实现断路器分闸的动态过程。设定仿真计算的初始条件,进行迭代运算。结果表明,随着断路器分闸位置的变化,灭弧室喷口处的压力呈现先增大后减小的变化;断路器处于分闸状态时,喷口上、下游的马赫数最大值分别达到1.60和1.45,并得到自能双动式SF_6断路器灭弧室无载分闸时,灭弧室内压力及马赫数的变化情况。     

电弧运动通道对低压限流断路器开断过程重击穿现象的影响

以双断口断路器模型为研究对象，分别从气流场数值分析和试验角度探讨了不同电弧运动通道结构的影响，提出了一种有利于抑制断路器开断过程电弧重击穿现象的收缩型电弧通道。     

利用傅里叶级数理论的电弧混沌特性分析及实验研究

以高压SF6断路器开断过程中具有短路电弧的气流场数学模型建立为基础,以涡量变量、温度变量为特征量,利用二维傅里叶级数展开,得到高压SF6断路器描述电弧及气体运动的混沌特性方程。通过时间历程图、相图、Lyapunov指数图,证明高压SF6断路器电弧及气体运动系统中存在混沌特性。利用可拆卸灭弧室实验平台,采集电弧开断过程中的电流、电弧电压等数据,运用C-C算法进行数据处理,实验数据表明,当断路器额定电流、吹弧速度达到一定值后,电弧及气体运动系统出现混沌现象,并且随着额定电流、吹弧速度的增加,系统最大Lyapunov指数也增大。     

低压断路器中电弧运动磁流体动力学模型的仿真研究

根据低压断路器开断时电弧起弧的物理过程,建立了以磁流体动力学（ ＭＨＤ） 为基础的电弧模型．根据气流场,结合热场、磁场与电流分布,对低压断路器的电弧运动过程进行了数值模拟研究,经对磁场在电弧初始运动阶段对电弧运动的影响进行数值分析,结果表明：电弧在磁场中运动得更快,并且可以更有效地被冷却．     

SF6断路器灭弧室内电弧阻塞效应的有限元分析

提出了计算稳态燃弧时SF6灭弧室内的热气流流场情况的新的有限元算法,分析了电弧与气流场的耦合,通过主要参数变化情况的分析,说明了电弧阻塞效应对电弧与气流相互作用产生的影响。     

SF6断路器灭弧室下游结构对气流流场影响的有限元分析

本文提出了用有限元法研究灭弧室内气流流场结构的计算方法,并用此方法研究了法国FA灭弧室的流场情况,着重分析了下游结构对气流场的影响。分析结果表明,下游触头的存在对下游区影响很大,从而对电弧熄灭过程产生影响,表明了在分析这一状态下电弧熄灭过程时,必须对下游触头的存在予以充分的考虑,而不能象一维分析中那样忽略它的存在的影响。     

电弧二维数学模型及其在SF6／N2混合气体开断特性分析中的应用

按非边界层流动来处理断路器灭弧室内的吹弧气流,建立了新型的喷口电弧二维数学模型.并应用其进行了SF_6/N_2混合气体开断特性分析.电弧数学模型的数值分析结果和试验结果能够较好地吻合.     

自能式SF6断路器介质强度的计算与分析

为改进灭弧室设计 ,应用有限元法对一自能式 SF6断路器灭弧室的绝缘强度进行了计算分析 ,得到了影响灭弧室电场分布的主要因素并提出了改善电场分布的有效方法。应用流注理论对断路器开断过程中的介质强度进行了计算分析。利用这一方法可以使介质强度的分析由定性变为定量 ,对灭弧室的设计和改进有重要作用     

气吹电弧的气流动态特性

本文阐述了灭弧室中燃弧情况下的气流状态。从分析电弧能量的各个部分的分布及发散方式入手,探讨了上游气缸气体滞止参数的改变和喉道内气流受到电弧能量制动等效应,并根据气体动力学及热力学方程推演出了适合这些动态现象的解析表达式。理论分析计算与试验结果较为一致。结果表明,电弧阻滞效应可通过上游压力和流量的改变来体现。利用阻滞效应可使上游压力随燃弧电流的增加而加大,同时造成实际流量与电弧能量瞬时值的密切关系。基于以上特点,能够期望达到使压气式系统在其工作范围内对最佳气吹能力与时间具有一定的自调节作用,从而获得较理想的熄弧效果。     

喷口电弧的微分-积分模型

本文在能量守恒、质量守恒、动量守恒、欧姆定律的基础上,提出了一种描述气流中喷口电弧特性的新的物理数学模型—微分-积分模型。由于这一模型既具有积分模型的优点,又具有微分模型的优点,因而较为实用和精确。本文应用这一新型微分-积分电弧模型对SF_6喷口电弧的特性进行了计算,并与一些试验进行了对比。