高压断路器来弧室气流场数值分析新探讨
长期运行的330kV断路器灭弧室全场域电场计算分析
另外 ， 电场 的均 匀程 度对 Ｓ Ｆ 间 隙的耐 压性 能 也 有很 大影 响 。 电场 的不均 匀度 ， 可 以用 电场 的不均 匀 系数 表 征 Ｉ ， 而ｓ Ｆ ６ 间 隙 的击 穿 电压 可 以 由式
式中 ： Ｅ 一为最 大 电场 强 度 ； Ｅ 为平 均 电场 强 度 ； Ｕ 为
施 加在 电极 间 的 电压 ； ｄ 为 两 电极 之 间 的距 离 。
［ ９ ］ 徐黎 明， 陈晓宁 ， 马 志瀛 ， 等． ｓ Ｆ 断路 器无载介质恢 复特
性的计算【 Ｊ １ ． 中国电机工程学报 ， １ ９ ９ ８ ， １ ８ （ ５ ） ： ３ １ ５ — ３ １ ８ ． 『 １ Ｏ ］朱德恒 ， 严璋 ． 高电压绝缘技术［ Ｍ］ ． 北京： 清华 大学 出版
（ ２ ） 计算 ： Ｕ ｈ ＝ ｒ ｌ Ｋ ｆ Ｅ ｈ ｄ Ｅ Ｉ ） 【 ＝ ０ （ ２ ） （ ３ ）
式 中： Ｅ 为Ｓ Ｆ 间 隙 的工 程 击 穿 场 强 ； Ｋ 、 Ｏ ／ 、 卢为 常
［ ５ 】 杨蒲 ． ３ ３ ０ ｋ Ｖ 单 断 口Ｓ Ｆ ６ 断路 器灭 弧室 内全场域 电场数 值分析 ｌ Ｊ ｌ ＿ 高压电器 ， １ ９ ９ ９ ， ３ ５ （ ５ ） ： ｌ ９ — ２ ０ ． ［ ６ 】 王其平． 超高ＮＳ Ｆ 断路器 开断过程的数值分析 ［ Ｊ ］ ． 高压
域内最大电场强度位于动弧触头端部倒角处。
（ ２ ） 断 路器 闭合 时 ， 电场 主要 集 中在 动 、 静屏 蔽 罩 和主屏 蔽罩 外沿 ，灭 弧室 全场 域最 大 电场强 度位 于静 屏 蔽罩外 沿倒 角处 （ ３ ） 断路 器在 断开 与 闭合 状 态下 ， 模型 ２ （ 长 期运 行 断路器 的灭 弧 室 ）的各 电场集 中部 位最 大值 均 高 于模 型 １ （ 标准 图纸 ） 的电场集 中部位最 大值 。 （ ４ ） 断路 器长期 运 行后零 部 件尺 寸发 生变化 ， 造 成 模 型２ （ 长 期运 行 断路 器 ） 的灭 弧 室 的 断 口承 受恢 复 电压 能力下 降 ，短路 开 断时发 生 喷嘴外 部 主触 头 闪络 的可能性 增 大 。
SF_6压气式灭弧室冷态气流场与介质恢复强度计算_李小滨
d
n+ 1
其中: P e 为分片等值单元插值函数; 次迭代时 F 在单元 e 中的平均值 ; F
j
为节点插值函数 ; Ge 为单元 e 中的平均值; Fj
n
为第 n
为第 n 次迭代时 F 的节点值; G
j
为第 n 次迭代时
第 12期
李小滨等 : S F 6 压气式灭弧室冷态气流场与介质恢复强度计算
0 前 言
SF6 断路器已广泛应用于高压和超高压输电系统中. 在这些断路器中对小容性电流的开断 变得同大电流开断同等重要 . 这主要是因为在小容性电流开断后可能有 2倍于系统电压的暂态 恢复电压加到断口上, 所以在超高压断路器设计中很有必要提高电容性电流的开断特性. 电容性电流一般小于几百 A , 在触头分开后很快将被开断, 此时的绝缘恢复过程几乎等于 冷态情况下的恢复过程 , 间隙两端所承受的恢复电压就可由灭弧室内的冷气流场、 电场分布, 并通过文[ 1] 提供的 E / P ( 冷气流中 SF 6气体电场强度与压力之比 ) 判据求得 . 本文采用融合差分法与有限元法为一体的泰勒-勒辽金 ( T aylor Galerkin) 有限元法 , 对可 压缩气体的二维轴对称非定常欧拉控制方程进行了数值求解 . 其中空间离散采用 Galerkin 加 权积分 , 而时间则用有限差分法的基础公式泰勒展开式来离散 . 这样既利用有限元方法的优点 能够在实际断路器产品复杂结构下对气流场进行计算, 同时通过对泰勒展开式中时间步长的 控制, 可以观察到经过气缸压缩的气体在灭弧室内的流动过程. 本文以110 kV 断路器的设计 尺寸为分析依据, 并结合另外几种不同结构 , 对灭弧室内冷态气流场进行了计算 . 通过对计算 结果的分析, 可以看出不同条件下由于灭弧室内流场状态不同 , 从而使断器在开断小电容性电
高压断路器灭弧室气流场计算机辅助模拟数值计算
高压断路器灭弧室气流场计算机辅助模拟数值计算
钟建英;林莘
【期刊名称】《华北电力大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2002(029)0z1
【摘要】以流体动力学为基础,利用流体力学计算软件包PHOEMCS对高压断路器灭弧室气流场数值分析的计算机辅助模拟思想,通过对一个典型的拉伐尔喷口的稳态气流场的数值模拟计算,验证了本文的软件包和自编程方式相结合的思想是可行的.
【总页数】4页(P126-129)
【作者】钟建英;林莘
【作者单位】沈阳工业大学,辽宁沈阳,110023;沈阳工业大学,辽宁沈阳,110023【正文语种】中文
【中图分类】TM51
【相关文献】
1.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 [J], 林莘;连建华
2.压气式高压断路器灭弧室气流场数值分析计算 [J], 钟建英;张英;等
3.基于Fluent的断路器灭弧室气流场仿真分析 [J], 张海燕;邱广庭;江长生;胡义琴
4.一种仿真SF6断路器灭弧室气流场的新方法 [J], 高飞;桂美景;张俊民
5.高压断路器灭弧室气流场数值分析新探讨 [J], 钟建英;林莘
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好青年事迹材料 国家电网青年五四奖章获得者事迹材料 精品
好青年事迹材料国家电青年五四奖章获得者事迹材料国家电青年五四奖章获得者>事迹材料砥砺创新、以核心技术抢占行业高点——平高集团技术中心副主任张友鹏先进事迹张友鹏,男,湖北省南漳县人,1982年12月出生,现任平高集团有限公司技术中心副主任兼任高压开关研究所所长、高压开关设备河南省工程实验室负责人.自参加工作以来一直从事高压、超高压、特高压开关产品的研发工作.张友鹏同志在新产品研发中坚持自主创新,努力掌握核心技术,截止目前已申请发明专利23项,发表专业论文4篇,并获得省部级科学技术进步奖3项,地市级科技进步奖16项.同时由于工作业绩突出,先后被评为国家电公司科技工作先进个人,平顶山市学术技术带头人,平顶山市一线技术英杰,平顶山市青年岗位能手.勇挑重担、研制出完全自主知识产权的特高压GIS百万伏自主化GIS项目是张友鹏同志主持设计的电压等级最高、技术最先进、难度最大的交流开关设备.在项目研制过程中,带领团队发扬"五加二、白加黑"的奉献精神,通过大量严谨的理论分析和试验验证,掌握了大容量、高电压等级灭弧室开断等一系列关键技术.以上关键技术的应用为百万伏断路器的成功研制奠定了坚实基础,该产品是国内自主研制的首台双断口断路器,技术参数达到国际领先水平.目前该产品已经在特高压工程中标12台,实现销售收入超过10亿元,有力的支撑了中国特高压电建设.坚持技术创新与实践相结合,不断创造世界领先张友鹏同志始终坚持技术创新与生产相结合,及时将国内外最新科技理论和成果应用于研发设计中.在对高压断路器的电弧开断性能和特高压开关设备的关键技术进行深入研究的基础上,建立了自能式断路器电弧开断性能仿真分析的理论体系；2019年结合新一代智能化技术,完成了高度集成的智能隔离断路器研制.以上多项具有国际领先水平的重大新产品,填补了国内外相关领域的空白,提高了自主创新能力,实现了开关设备研发、制造、核心工艺、试验检测等领域。
基于Fluent的断路器灭弧室气流场仿真分析
基于Fluent 的断路器灭弧室气流场仿真分析张海燕，邱广庭，江长生，胡义琴（江苏辉能电气有限公司，江苏镇江212132）摘 要：以某塑壳断路器为研究对象，简化灭弧室腔体模型，运用Fluent 模块进行燃弧阶段灭弧室气流场仿真。
调整栅片角度、喷弧口位置、栅片腹部长度以及腔体形 状进行仿真，对比改进后与改进前灭弧室的1 ~4片栅片间隙气流速度、灭弧室喷弧口 气流速度，以及两种灭弧室内部气流分布情况。
在此基础上，完成灭弧室试制,并进行 短路分断试验。
试验表明:改进结构有助于缩短燃弧时间，提升分断性能。
关键词：仿真；Fluent ；气流场；灭弧室；短路张海燕（1979―）,女，工程师,主要从 事低压电器研发。
中图分类号：TM501 + .2 文献标志码：A 文章编号：2095-8188(2019)09-0041-04DOI ： 10.16628/j. cnki. 2095-8188.2019.09. 008Flow FielU Simulation Analysis of Arc Chamber inCircuit Breaker Based on FluertZHANG Haiyan ， QIR Guangting ， JIRNG Changsheng ，HU YiqE n(Jiangsu Huineng Electric Co.，Ltd.，Zhenjiang 212132，China )Abstract : Taking a molded case circuit breakes ( MCCB ) as the research object ，this papes simplified thesimulation modd O arc chambes ，using Fluent te simulate flow field O arc chambes in arcing stage. C makes the simulation optimization aftes adjusting angee and length d the splittes plates ，position d the ais outlet ，shapes d arcchambee.Conteastthetwosteuctueeoiaecchambeeabouttheieowveeocityin 1 〜4 spei t eepeates ， theieowveeocityinais outlet ，the flow distribution in the arc chambes. According te the flow simulation ，this papes completes the manufacture d arc chambes. Through short circuit breaking test ，the resuO shows that the improvement d mechanismhelps to shorten acing time and improve breaking performance.Key worCs : simulation ； Fluent ； flow fielU ； arc cUambrr ； short circuit0引言短路分断性能是衡量断路器的关键性能指标。
断路器灭弧室绝缘特性分析与计算
断路器灭弧室绝缘特性分析与计算发布时间：2022-10-13T01:47:18.100Z 来源：《当代电力文化》2022年6月11期作者：李承[导读] 断路器进行负载情况下开断时，交流断路器都是在电流零点位置进行开断，此时也是绝缘介质的快速恢复过程，这个过程不仅受断路器灭弧室内各模块之间的相影响，也受到整体灭弧室的静态场强影响着。
李承辽宁高压电器产品质量检测有限公司。
辽宁沈阳 110000 摘要：断路器进行负载情况下开断时，交流断路器都是在电流零点位置进行开断，此时也是绝缘介质的快速恢复过程，这个过程不仅受断路器灭弧室内各模块之间的相影响，也受到整体灭弧室的静态场强影响着。
想要设计一台可靠性高的断路器，场强结构的优化具有决定性的意义。
分别对断路器的合闸位置和分闸位置进行电场强度的绝缘特性分析，并对分析结果进行不断的优化设计，最终要以较低的成本，较高的场强值最为优化的结果，确保断路器的开断能力和绝缘能力，这也是对断路器灭弧室绝缘特性设计最为重要的。
关键词：灭弧室；场强；绝缘特性分析；绝缘特性优化引言随着计算机技术的不断发展，以计算机为工具、数值计算为支撑的电场数值仿真分析技术在SF6高压断路器设计的重要作用越来越突出，主要体现在以下方面：首先，在高压断路器的设计和分析中，绝缘设计是其中最基本也是最关键的问题，而绝缘结构设计的大部分工作是以电场数值计算为基础而进行的。
其次，电场数值计算对于SF6高压断路器各部分结构参数优化设计以及改善断路器介质绝缘强度恢复特性具有重要意义。
国内外关于高压断路器绝缘性能的分析大多采用静电场分析计算方法，而高压电器的运行工况和试验工况是工频电压，为了更接近真实地模拟运行工况和试验工况下高压电器内部的电场分布，本文将建立交流电压下的电场数值分析计算方法。
1、灭弧室电场强度的计算方法电场强度计算问题是在适当的边界条件下求取满足拉普拉斯方程的ψ值，即场域中电位的分布。
由于电位、电场均随场域的变化而变化，所以任意场域都具有无限个函数值，把该连续变化的量“离散化”并求解，即完成电场的计算。
550kVSF_6断路器开断过程气流场数值仿真_张玉芳
550k VS F6断路器开断过程气流场数值仿真新东北电气高压开关有限公司(沈阳 100073) 张玉芳【摘 要】 基于气体质量、动量、能量守恒定律建立了二维气流场分析计算数学模型,应用有限容积法对550k VS F6断路器空载开断对应的二维气流场分布进行了仿真闭场域数值计算,文章在给出丰富计算结果的基础上对其气流场结构进行了详细分析。
【关键词】 550k V;S F6断路器;开断过程;气流场;数值仿真0 引言断路器是保证电力系统安全运行重要的电气设备。
S F6断路器的开断性能跟其气吹结构密不可分,从而使得气流场计算在S F6断路器气吹结构设计中占有极其重要的地位。
S F6断路器的空载开断特性是唯一的,空载开断过程的气流场仿真对研究断路器压气缸内气体压力的建立、喷口形状的修正以及断路器灭弧室和操动机构的匹配等方面具有重要意义,是断路器设计的基础;S F6断路器空载开断气流场仿真不仅可以用来模拟空载开断,而且可以用来模拟小电容电流开断[1]。
文章从气体质量、动量、能量守恒定律出发,建立了二维气流场分析数学模型,数值计算采用有限容积法,对550k VS F6断路器(该断路器系瑞士A B B公司研制,性能很优良)空载开断对应的二维气流场分布进行了闭场域仿真分析计算,文章在给出丰富计算结果的同时对其气吹结构进行了详细分析。
1 理论基础流体力学是一门非常高深的学科,而断路器中的气流场,由于其复杂的几何模型及可能存在的跨音速流动和湍流等因素而更为复杂。
文章计算理论基于气体质量、动量、能量守恒定律[2],对于体积G (见图1),气体质量、动量、能量守恒方程以通式的形式可以表达为:图1 体积G∫Gtqd V+∫G(q·v T+K).n d F=1R e∫G R·n d F(1)其中各参量相应于气体质量、动量、能量守恒方程的含义见表1。
表1 参量含义表含义符号质量守恒方程动量守恒方程能量守恒方程qρρ·v EK0p·I p.v TR0τv T·τ-1Pr·k-1·J T 表1中ρ为密度;ρ·v为动量;E为总能;τ为剪应力张量,且τ=μ[v·T+(v·T)T]-23·μ·(T·v)·I,I为单位矩阵;J为能量流动密度,且J=-λ· Θ,Θ为温度;p r为P r a n d t l数,且p r=μ0·c pλ0,u0为分子粘度,λ0为热传导系数,c p为等压比热;R e为雷诺数,且R e=ρ0·a0·Lu0,ρ0为密度,a0为速度,L为特征长度。
智能式断路器灭弧室气流场计算的一种新思路概要
智能式断路器灭弧室气流场计算的一种新思路作者:林莘钟建英转贴自:电源技术应用更新时间:2006-2-14摘要:智能式断路器灭弧室存在着压气室、膨胀室、喷口、动触头、静触头等复杂结构,而且多为不规则形状,使得要准确地对灭弧室的结构建立几何模型是一件比较困难的事情。
而几何建模的准确与否关系到能否生成高质量的网格,网格生成技术又是得到精确结果的关键技术之一。
所以,针对复杂的几何形状建模困难的情况,该文采用区域扩充法利用PHOENICS计算流体力学软件与自编程相结合的方式对智能式断路器灭弧室内喷口部分的气流场进行了计算,并与其他计算方法取得的结果做了比较,结果证明文中所尝试的方法是有效可行的,为智能式断路器灭弧室气流场的计算提供了一种新思路。
关键词:智能式断路器;区域扩充法;计算流体力学软件;气流场计算1 引言智能式断路器灭弧室结构非常复杂,存在着压气室、膨胀室、喷口、动触头、静触头等,而且多为不规则形状,因而所涉及到的气流场的边界条件比较复杂。
所以在做几何建模的过程中,要准确地对灭弧室的结构建立几何模型是一件比较困难的事情。
而几何建模的准确与否关系到能否生成高质量的网格。
网格生成所需要的人力时间占一个全部计算任务时间的60%左右甚至更长,因此网格生成技术是得到精确结果的关键技术之一。
在流场计算中,一般情况下采用几种方法来处理复杂区域内的换热和流动,如阶梯型网格、区域扩充法、三角形网格、贴体坐标、以及坐标组合法等。
本文认为区域扩充法是流体力学中采用的最多的一种方法,技术比较成熟,特点简单明了,而其它的方法都需要在网格划分上花费很大的精力,甚至还要进行坐标变换,因此可能要引入较多的计算误差。
采用区域扩充法在一定程度上会延长计算机计算时间,增加存储量,但是,与用规则的网格来处理任意几何形状的计算区域所带来的好处相比是可以不考虑这一缺点的。
所以在本文中利用区域扩充法或者通俗的说是挖洞法来对灭弧室复杂结构进行模拟生成计算网格,从而对其中的气流场进行计算。
一种仿真SF_(6)断路器灭弧室气流场的新方法
Vol.40, No.4Apr. 2021第40卷第4期2021年4月电工电能新技术Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy一种仿真sf 6断路器灭弧室气流场的新方法高飞，桂美景，张俊民（北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191）摘要：本文提出基于格子Boltzmann 方法的一种仿真SF 6断路器开断过程的新方法。
以252 kV 压气式SF 6断路器为研究对象，建立灭弧室气流场格子Boltzmann 方程，推导出气流场的格子Boltz mann 模型。
通过耦合触头机械运动的开断过程，仿真得到灭弧室內气流场的变化规律,将喷口上游和喉部的压力变化曲线与试验结果对比，二者有较好的一致性。
结果表明，格子Boltzmann 方法 可以用于研究SF 6断路器开断过程气流场的演变过程。
关键词：SF 6断路器；格子Boltzmann ；灭弧室；气流场；电弧仿真DOI ： 10. 12067/ATEEE2006006 文章编号：1003-3076（2021）04-0074-07中图分类号：TM2471引言高压sf 6断路器是控制和保护电网安全运行的 关键设备,已广泛运用在高压、超高压和特高压系统中。
作为咼压开关的主导产品，其发展水平在一定程度上，反映一个国家电力工业输变电设备的发展 水平［1］°以灭弧室中电弧模型、电弧动态特性的研 究为基础，利用数值计算和分析技术研究灭弧室中各种物理现象及其相互影响，深入分析断路器的开 断性能，可提高设计水平,缩短设计周期，为新产品的研制创造条件。
但由于断路器开断过程是一个十分复杂的物理、化学过程，涉及电弧及其物理性质的变化，受到气流及电磁场等高度耦合的非线性参数 影响。
电流开断现象还未彻底研究清楚，电弧模型、电弧特性、灭弧室气流特性和开断性能等关键问题 仍缺乏深入细致的研究［2-3］°因此,对断路器开断过程的数值计算和电弧特性的研究仍然是一项十分有意义的工作°国内外针对断路器电弧模型的研究已经开展多年，从早期的CASSIE 和MAYR 电弧模型⑷,70,80年代的一维、二维电弧模型［5-7］ ,90年代后期的磁流 体动力学（Magneto Hydro Dynamics , MHD ）模型，到 近几年引起充分关注的双温度模型［8,9］,电弧模型的研究在不断深入细化。
自能式断路器灭弧室气流场计算的一种新思路
自能式断路器灭弧室气流场计算的一种新思路引言自能式断路器是电力系统中常用的一种电气设备，用于保护电力系统免受短路故障的影响。
在正常运行情况下，自能式断路器处于闭合状态，允许电能传输。
然而，当电力系统发生短路故障时，自能式断路器自动断开电路，避免短路故障引发更大的电力系统问题。
自能式断路器在短路故障时会产生电弧，这是由于电流突然中断导致断路器的触点之间产生高压。
电弧的形成会导致能量损耗、温升和电力系统的不稳定。
为了减少这些负面影响，断路器中通常设置有灭弧室，其作用是快速将电弧冷却并熄灭。
灭弧室的设计和优化是断路器研发过程中的一个重要环节。
灭弧室的气流场分布对于电弧灭弧效果具有重要影响。
因此，准确计算灭弧室的气流场，对于优化断路器设计以及提高灭弧效果具有重要意义。
目前的计算方法及其局限性过去，人们通常采用经验公式或仿真计算的方法来估计灭弧室的气流场。
但是，这些方法在计算过程中存在一些局限性：1.模型简化不准确：目前的方法往往采用简化的模型来描述灭弧室的结构，忽略了一些重要的细节信息。
这种简化会导致计算结果的不准确性。
2.计算耗时长：现有的方法通常需要复杂的计算过程，耗时长，不够高效。
这限制了对大规模系统的灭弧室气流场的计算和优化。
新思路：基于计算流体力学的计算方法为了克服现有方法的局限性，我们提出了一种基于计算流体力学（CFD）的计算方法，以更准确和高效地计算自能式断路器灭弧室的气流场。
该方法将灭弧室的结构细节纳入计算模型，并利用CFD软件对气流场进行模拟和优化。
具体而言，我们使用如下步骤进行计算：1.建立计算模型：根据断路器灭弧室的实际几何结构，使用三维建模软件构建几何模型。
在建模过程中，必须包括灭弧室的全部细节，以确保计算的准确性。
2.设置边界条件：根据实际工况和计算要求，设置合理的边界条件，如流速、压力、温度等。
这些边界条件将对计算结果产生重要影响，需要慎重选择。
3.进行CFD模拟：使用CFD软件对灭弧室进行流动模拟。
高压SF6断路器灭弧室电场计算与分析
高压SF6断路器灭弧室电场计算与分析作者：吴荞玉来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第01期【摘要】绝缘中某处的电场强度如果超过了该处绝缘介质所承受的极限值，就会发生电击穿或者放电现象，这是导致电力设备绝缘故障的主要原因。
在场强集中的地方，绝缘介质有局部的放电与损伤，伴随着最高场强向邻近损伤部位移动，这就最终导致了整个绝缘结构的击穿或者放电。
本文通过计算、分析SF6 断路器灭弧室内电场，对高压断路器灭弧室进行优化设计的探讨。
首先，利用有限元软件ANSYS 精确建立了断路器灭弧室的CAD 模型；其次，根据断路器灭弧室电场计算方法对电场强度进行了计算；最后，根据计算结果分析了断路器灭弧室内的电场分布情况，并研究了改变触头形状后灭弧室内电场的变化情况，为高压断路器灭弧室的优化设计提供了参考。
【关键词】高压SF6；断路器；灭弧引言在不同的运行条件下，计算分析绝缘结构中可能出现的最高电场强度，对高压电气设备的设计研究和事故分析是尤其重要的。
改善断路器介质恢复特性以及优化SF6 断路器灭弧室内部结构参数都离不开电场计算与分析这一重要工作。
由于SF6 气体对电场均匀性非常敏感，不均匀的电场分布会直接导致SF6 的耐受压程度的下降，因此，有效改善灭弧室内电场分布，对高压SF6 断路器进行触头结构优化设计有重要的作用。
通过ANSYS 软件的计算与分析，调整触头的几何形状改变灭弧室的内部结构，优化其电场分布。
这为高压SF6 断路器电场优化提供了一种十分有效的方法。
1 理论基础1.1 有限元分析的步骤有限元的解题方法比较复杂，但其一般步骤可归纳为：1）建立积分方程；2）区域单元剖分；3）确定单元基函数；4）单元分析；5）总体合成；6）边界条件的处理；7）解有限元方程。
1.2 击穿场强的确定由于SF6 气体的负电性是空气负电性的几十倍，这使得SF6气体的绝缘性能十分优良，电极间在一定的场强下发射电子，SF6能很快地吸附极间的自由电子，大大阻碍了碰撞电离过程的发展，使极间电离度下降刚耐受电用能力增强。
高压SF6断路器灭弧室电场逆问题求解研究
高压SF6断路器灭弧室电场逆问题求解研究
刘晓明;郭娜;朱冬梅
【期刊名称】《沈阳工业大学学报》
【年(卷),期】2006(028)004
【摘要】采用有限元法对高压SF6断路器灭弧室内电场分布进行数值仿真求解,计算分析了灭弧室内部动、静触头在开断过程中不同行程下电场分布情况,得到了全场域最大场强所在位置,以及动、静主触和弧触沿面场强分布,研究了灭弧室内部绝缘的主要影响因素,并将仿真结果进行可视化处理.在此基础上进行电场逆问题求解,实现灭弧室内部结构优化设计.在优化设计中分别采用零阶方法和一阶方法,以动、静触头几何结构为优化设计变量,以灭弧室内部最大场强最小为优化目标函数,循环迭代次数为停止准则,进行灭弧室电场逆问题研究.并将优化结果与产品结构进行对比分析,证明了优化设计的可行性和有效性.
【总页数】5页(P384-387,413)
【作者】刘晓明;郭娜;朱冬梅
【作者单位】沈阳工业大学,电气工程学院,沈阳,110023;沈阳工业大学,电气工程学院,沈阳,110023;沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司,沈阳,110043;沈阳工业大学,电气工程学院,沈阳,110023
【正文语种】中文
【中图分类】TM561.3
【相关文献】
1.252 kV自能式SF6断路器灭弧室电场计算 [J], 韩雪岩;林莘;王雷
2.能量分离喷口高压SF6断路器灭弧室电场分析 [J], 李俐莹;刘晓明
3.高压热膨胀式SF6断路器灭弧室的发展 [J], 李建基
4.110KV GIS SF6断路器灭弧室与盆形绝缘子的电场分析计算 [J], 陆立强;虞宇飞
5.高压SF6断路器灭弧室电场计算与分析 [J], 滕云;董嘉丰;罗恒
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
SF6高压断路器开断短路电流性能的分析(一)
SF6高压断路器开断短路电流性能的分析(一)1引言目前SF6断路器在系统中大量使用，SF6断路器与以前的油断路器相比，很重要的一个优点就是灭弧机理的改进，从而延长了使用寿命，减少了运行检修工作。
随着电力走向市场，对供电可靠性的要求越来越高，电气设备的状态检修正逐步开展，对SF6高压断路器而言，许多厂家对密封、机构传动等在机械寿命内都可以做到免维护，确定高压断路器停电检修或更换主要根据其开断短路电流的次数。
因此，在高压断路器设备的招标中，断路器开断额定短路电流的次数已成为一个重要指标。
2SF6断路器的主要灭弧形式2．1变开距灭弧结构的主要形式近年来大量进口和合资厂的断路器引进电力系统，主要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的产品。
这类断路器都采用SF6作为绝缘介质，绝大多数生产厂生产的110kV及以上的断路器灭弧室结构采用的都是变开距灭弧结构。
其灭弧原理不外乎自能式、压气式、自能压气式三种形式。
压气式建压快，触头不易磨损，在开断小电流时容易发生截流；自能式建压慢，对电弧触头易烧损，开断小电流时可靠性不高；自能压气式将两种方式结合起来，开断大电流用自能原理，开断小电流用吹气原理。
另外国内的一些断路器生产厂也引进国外技术开发了部分产品，如西安高压开关厂的LW14（15）、平顶山高压开关厂的LW6等型号断路器。
2．2SIEMENS定开距灭弧结构的特点IEMENS公司生产的220kV及以上断路器的灭弧室结构采用的是定开距压气式双向内喷射灭弧原理。
两个配置有耐弧的石墨触头的静触头固定不动，由连杆带动引弧部位镶有引弧石墨园环的桥式动触头运动，实现断路器的分合闸。
定开距灭弧室的石墨喷嘴是其主要特点，加工精确，电场均匀，耐弧性能极好，从而延长了电寿命。
目前SIEMENS 也已开始生产220kV变开距灭弧原理的断路器。
3短路开断试验断路器的短路开断试验必须要有大容量的电源，即在短时间内能提供相当于电力系统短路时那样大的容量。
SF_6断路器无载分闸灭弧室气流场控制的研究
SF_6断路器无载分闸灭弧室气流场控制的研究
金立军;刘卫东;钱家骊;马志瀛
【期刊名称】《高电压技术》
【年(卷),期】2001(27)3
【摘要】对 SF6 断路器无载分闸过程中灭弧室电场和气流场进行了仿真计算。
结果显示 ,断路器无载分闸速度以及灭弧室气流场分布影响冷态介质恢复特性。
提出采用气流控制环来控制灭弧室气流场的观点 ,使断路器冷态介质恢复强度成为智能操作中的可控参数。
【总页数】4页(P75-77)
【关键词】六氟化硫断路器;无载分闸过程;灭弧室;气流场控制
【作者】金立军;刘卫东;钱家骊;马志瀛
【作者单位】清华大学电机系;西安交通大学电气学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM561.3
【相关文献】
1.高压SF6自能膨胀式断路器无载开断过程中灭弧室内气流场的数值分析 [J], 张俊民;荣命哲;王其平
2.自能双动式SF6断路器无载分闸气流场的仿真 [J], 张志远;赵晶;何荣涛;吕东旭;杨怡杰
3.SF_6断路器灭弧室二维轴对称气流场有限元计算 [J], 牟京卫;王其平
4.SF_6自能灭弧室中电弧和气流场的数学描述 [J], 贾志鸿;郭文元
5.用FLIC法对SF_6断路器灭弧室气流场的计算分析 [J], 佟立柱;王其平;王尔智因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
断路器灭弧室温度特性分析与计算
断路器灭弧室温度特性分析与计算发布时间：2022-10-12T02:48:02.192Z 来源：《中国科技信息》2022年6月第11期作者：李承[导读] 大电流导体通流后变成发热体，热量其主要来自于电阻损耗，这些热量使导电体温度升高，李承辽宁高压电器产品质量检测有限公司。
辽宁沈阳 110000摘要：大电流导体通流后变成发热体，热量其主要来自于电阻损耗，这些热量使导电体温度升高，高热量高温度的通流导体向外界环境散发热量。
当产热量等于散发热量时，导电体就达到了相对稳定的热状态，导电体的温度达到相对稳定状态，通电导体的电阻损耗大，相应的温度就高；散热越好，温度就越低。
断路器灭弧室由于结构复杂，所以散热能力相应的比较差，同时在外壳上产生电磁感应涡流损耗，增加了电阻损耗，为了使导体运行时温度不超过标准中规定的温度，因此有必要进行相应的计算研究来确定灭弧室内各部位的温升值，对发热超标的部位进行结构修改，以达到标准要求。
温度场仿真分析为工业设计提供一定的理论参考。
关键词：灭弧室；温度；温度场特性分析；边界条件引言电力系统中最重要的开关设备当属断路器，断路器的发热散热问题是断路器稳定运行的重要考虑因素，若断路器散热不良导致断路器触头触指等零部件出现局部过热，零件过热使其机械性能电气性能降低，最后会增加出现工作故障的几率。
同时温度过高还容易使金属导体表面氧化，影响其使用寿命，所以断路器温升问题值得我们深入研究。
断路器在运行过程中，热量的主要来源是通电导体与触头触指之间的接触电阻产生的焦耳热损耗、罐体的电阻损耗以及涡流损耗，以及盆式绝缘子等绝缘件的介质损耗，这些热量是主要的发热源头，散热主要有三种方式：导电相接触元件之间的热传导、物体本身的自然对流以及无需介质传递的热辐射。
本论文应用电磁学、传热学作为理论基础，建立磁场——流场——温度场耦合模型，分析断路器的温度场分布问题，通过对断路器内的温度场问题进行计算分析,对影响其温度场分布的各种因素进行了研究,这在断路器的结构设计中非常必要。
SF_6断路器吹弧气体流动的边界元数值计算中基本解的求取
SF_6断路器吹弧气体流动的边界元数值计算中基本解的求取王尔智;陶瑞民
【期刊名称】《中国电机工程学报》
【年(卷),期】2006(26)1
【摘要】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550kVSF6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。
【总页数】5页(P146-150)
【关键词】SF6高压断路器;基本解;非定常可压缩流动
【作者】王尔智;陶瑞民
【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院;新余高等专科学校工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TM561.1
【相关文献】
1.SF_6断路器灭弧室二维轴对称气流场有限元计算 [J], 牟京卫;王其平
2.罐式SF_6高压断路器灭弧室电场分布的有限元分析 [J], 赖小红
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5.国外SF_6断路器灭弧室小型化中采用的新技术和几种灭弧室的结构 [J], 王璞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高压SF6断路器电弧与气流相互作用的分析
高压SF6断路器电弧与气流相互作用的分析摘要：六氟化硫（SF6）作为一种惰性气体，具有很好的绝缘性能和冷却电弧特性，这使得其在高压断路器的设计中得到了技术人员的青睐。
目前高压SF6断路器已经在很多110kV以上的高压系统中得到应用。
本文主要通过对SF6断路器电弧与气流的相互作用进行研究，为进一步提高SF6断路器的性能提供参考，也希望可以为在今后的研究中更好的利用电弧能量提供帮助。
关键词：高压；SF6断路器；电弧；气流；作用现如今，高压电在社会生产的应用越来越广泛，为了满足生产需求，，高压线路越来越多。
而断路器在保障高压电力系统中发挥了十分重要的作用。
SF6断路器作为一种无油化开关设备，具有阻塞效应好、电气寿命长、绝缘水平高、密封性能好等多个优点，成为高压断路器中应用最广泛的一种断路器。
为了能够进一步提高SF6断路器的性能，确保其稳定运行，就必须要保证其额定短路电流开断能力一直处于最佳状态，而要保证这一点，研究断路器电弧与气流的相互作用是关键。
但是由于在实际运行中，高压SF6断路器的开断进程中所涉及到的相关参数很难获取，因此无法从实践中获得真实研究数据。
为此需要借助一定的仿真技术来研究SF6断路器的介质恢复特性以及其最佳的开断性能参数。
一、高压SF6断路器的工作原理分析高压SF6断路器在电力系统中的主要功能是起到控制、保护和灭弧作用。
当系统正常运行时，SF6断路器起到接通和切断负荷电流的作用；当系统出现故障时，SF6断路器起到切断故障设备或线路，以免故障继续扩大。
高压SF6断路器的工作原理是利用SF6气体的优异性能将断路器触头分开的瞬间产生的电弧消灭，从而保证线路顺利断开，切断电流。
可以说，高压SF6断路器的实际工作状态就处于开断的切换过程中，不是开，就是断。
无论是处于开的状态，还是断的状态，都是相对较为稳定的状态。
只有开断的瞬间处于不稳定的动态变化状态，此时也是最考验高压SF6断路器性能的时候。
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问题 ， 是 应 用 于 灭 弧 室 气 流 场 的 计 算 还 刚 起 步 。 但 最早 的是 Ｒｕｔ 用来模拟 一 个 １ ｜ｅ 。 ｔｎ 直流 电弧 ； 然 后是 Ｃａｓ１等 将一 个简 化 的 两 区域 的电 弧模 型 ｌ ｅ ｓ１ 植入 ＣＤ软件 包 来 模 拟 大 电流 燃 弧 。很 多 研究 证 Ｆ 明 ，Ｈ Ｅ ＩＳ可 以用 来求 解 电 弧模 型 的守 恒方 程 ． Ｐ Ｏ ＮＣ
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２ 灭弧室数学模型及流场计算
的每个量 ， 如质 量 、 动量 、 量 等 在整 个计 算 区域 内 能 都满足积 分平 衡 。另一 类 是 自编 程 的方 式 ， 用 如 采
径向动量守恒方程、 轴向动量守恒方程、 能量守恒方
程 以及 Ｋ—ｅ方程等 。 电弧二维 动态数学 模 型方程组 可表达 如下 Ｊ ：
＋ ｉ（ ） ｉ ｄｖ Ｐ ＝ｄｖ （
０ ‘
≠＋ ）
（） １ （） ２
ＦＩ ＬＣ或其他的有限差分法。基于对 电孤物理特性 的现有理解 ， 可以用个人计算机对断路器的灭孤过 程进行数值模拟 ， 并预测它的开断能力。笔者就如 何 利用 Ｐ Ｏ ＮＣ Ｈ Ｅ ＩＳ对 断路器 灭弧室 气流 场 的模 拟计 算进行初步的探讨。 Ｐ Ｅ Ｉ 可以用来计算各种各样的流体力 学 ｝ Ｎ岱
了软件 包 和 自编程方 式相 互结合 的方法 进行气 流场 的数值 分析 。
ｂ Ｉ
Ｔ ｅ ｓｌ ｄ ｖｌ ｏｗａｅｔ ｏ＇ ｈ ｒｂｅ ｏ ａ ｌ ｗ ｆ ｌ ｉ ａｇ ｏ ｉｅ ， ｉ ｆ ｒ ０ｓｌｅｔｅｐ ｏｌｍ ｆｇｓｆ ｉ ｄ ｓ ｏｄ ｄ ａ ａ ｓｔ ｔ ｏ ｅ
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摘要 ： 以流 体 动力学 为 基础 ． 利用 流 体力 学 计算 软 件包 Ｐ Ｏ ＮＣ Ｈ Ｅ ＩＳ对典型的高压断路器灭孤室拉伐尔喷 口的稳志气 流场进行 了数值摸拟计算 ． 验证 了该软件 包和 自编 程方式相
结台的思 想是可行的 。 关键词 ： 灭孤室 ； 数值计算 ； 稳态气流场计 算
ｗ ｉ ￣ｖｄ ｙｈ ｓｌｏｃｌ ｌ ｉ ｅ ｔ ｄ ｏ ｅ ｈ ｈｉｐ ｅ ｅｒ ｕｔｆ ａ ｕ ｔ ｇｈ ｅ ｙｆｗｆｌ ｉ ａ ｃ ｓ ｏ ｂ ｔ ｅ ｃ ａ ｎ ｔ ｓａ ｌ ｉ ｄ ｎ
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Ｖ １ ３ Ｎｏ １ ０ ．８ ．
文章 编号 ：０ １ ８９ ２０） １ ０ １ ０ １０ —１ ７（０２ ０ — ０４— ４ １
高压 断路 器 灭 弧室气 流 场 数值 分 析 新探 讨
钟建英 ， 林
（ 阳工业大学 ， 辽宁 沈
莘
沈阳 １０２ ） １０３
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但是对于复杂的灭弧室流场的数值模 拟计算 ， 需要 对其 中复 杂 的 现象 进 行 处理 。例 如 移 动 边 界 的 处 理、 电弧能量的利用 以及电弧和气流场 的相互作用 等都需要采用 自 编程的方式来进行计算 。笔者提出
应用 Ｃ Ｄ软件包来模拟断路器的灭弧过程需 Ｆ
要解 决 的关键 问题就 是正确 表述 电弧的物理 机制 和 守 恒方 程 的边 界条件 ， 用 的数学 物 理模 型是 灭 弧 利 室 喷 口电弧气 流的守 恒方 程 ， 中有质 量守恒方程 、 其
１ 前 言
近年来 ， 利用计算机对断路器灭弧室气流场的 数 值计算 已经 做 了大量 的工 作 ， 大致 可分 为两类 ， 一 种 是商用 ｃ Ｄ软件 包 的使用 ， Ｆ 多用控 制 容积 方法 为 基础 ， 如专 门 用 于 流场 计 算 的商 业软 件 Ｐ Ｏ ＮＣ Ｈ Ｅ ＩＳ 软件 的基本思 想就是 以此 为依 据 ， 特 点 就是 最终 其