高壓SF6斷路器介質(zhì)恢復(fù)特性及其影響因素研究.pdf

1、高壓SF6斷路器的絕緣性能和開(kāi)斷特性研究是高壓斷路器理論研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重要內(nèi)容。其研究主要包括：滅弧室電場(chǎng)與氣流場(chǎng)的數(shù)值分析，開(kāi)斷過(guò)程中多物理場(chǎng)耦合求解以及電弧動(dòng)態(tài)模型的建立等問(wèn)題。 本文以550kV單斷口SF6斷路器為研究對(duì)象，采用有限元法對(duì)斷路器滅弧室開(kāi)斷全程不同開(kāi)距下靜電場(chǎng)進(jìn)行分析計(jì)算。并通過(guò)比較五種不同形狀噴口結(jié)構(gòu)的滅弧室電場(chǎng)分布，分析了不同噴口結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)靜弧觸頭表面電場(chǎng)強(qiáng)度的影響。 SF6斷路器氣流場(chǎng)屬于可壓縮

2、、非定常、有粘性、有粘、跨音速的流場(chǎng)問(wèn)題，且在開(kāi)斷過(guò)程中存在湍流和激波等復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象，針對(duì)550kV單斷口SF6斷路器氣流場(chǎng)求解的特點(diǎn)，采用動(dòng)態(tài)分層法網(wǎng)格及網(wǎng)格滑移技術(shù)，利用有限體積法對(duì)斷路器氣流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了三級(jí)噴口結(jié)構(gòu)的滅弧室內(nèi)速度、馬赫數(shù)及壓力隨時(shí)間及空間的動(dòng)態(tài)變化。 通過(guò)對(duì)靜電場(chǎng)和氣流場(chǎng)的耦合，采用流注理論，計(jì)算并比較了五種不同噴口結(jié)構(gòu)斷路器的冷態(tài)介質(zhì)恢復(fù)特性。定量分析表明，在開(kāi)斷過(guò)程中靜弧觸頭表面電場(chǎng)強(qiáng)度、噴

3、口結(jié)構(gòu)以及激波的位置均是影響冷態(tài)介質(zhì)恢復(fù)特性的關(guān)鍵因素。并根據(jù)開(kāi)斷過(guò)程介質(zhì)強(qiáng)度位置確定了斷路器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位—靜弧頭端部、噴口型面縮放和喉部尺寸。 在斷路器開(kāi)斷短路電流介質(zhì)恢復(fù)特性的分析中，根據(jù)斷路器開(kāi)斷時(shí)電弧動(dòng)態(tài)變化以及電弧在燃弧期間會(huì)燒蝕觸頭產(chǎn)生金屬銅蒸氣，電弧熱力學(xué)特性和輸運(yùn)特性均不同于純SF6電弧的特點(diǎn)，本文采用改進(jìn)等效單元體法動(dòng)態(tài)電弧數(shù)學(xué)模型。在電弧不同燃弧階段采用動(dòng)態(tài)變化的電導(dǎo)率和輻射系數(shù)。對(duì)斷路器開(kāi)斷過(guò)程中