雙斷口真空斷路器電弧特性研究.pdf

1、在電網(wǎng)電壓容量不斷提升的趨勢(shì)下，人們?cè)絹?lái)越重視工作性能好、可靠性強(qiáng)的高壓斷路器的研發(fā)。真空間隙擊穿電壓與間隙長(zhǎng)度之間的飽和效應(yīng)是真空斷路器向高電壓等級(jí)發(fā)展的瓶頸，因此多斷口真空斷路器應(yīng)運(yùn)而生。真空電弧的特性是影響多斷口真空斷路器性能的重要因素，其研究為開關(guān)領(lǐng)域的前沿課題之一。本文采用仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段，分別從燃弧階段以及弧后介質(zhì)恢復(fù)階段開展對(duì)雙斷口真空斷路器電弧的研究。本文的研究結(jié)果將為雙斷口真空斷路器的設(shè)計(jì)提供理論支持。
　

2、　首先，本文構(gòu)建了直立型雙斷口真空斷路器燃弧階段的物理模型，結(jié)合質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程以及麥克斯韋方程組得到了雙斷口真空斷路器亞音速真空電弧燃弧階段等離子體區(qū)的雙溫磁流體動(dòng)力學(xué)(MHD)模型。在Maxwell14.0中建立雙斷口真空斷路器觸頭間隙磁場(chǎng)計(jì)算模型，計(jì)算得到兩個(gè)斷口中的縱向磁場(chǎng)值，代入MHD模型，利用COMSOL進(jìn)行數(shù)值求解，得到了兩個(gè)斷口中電弧等離子體密度、壓力、速度、馬赫數(shù)、溫度、軸向電流密度、陽(yáng)極熱流密

3、度等參數(shù)分布。間隙小的斷口的電弧與間隙大的斷口的電弧相比，等離子體各參數(shù)分布更加均勻且量值有所下降，且間隙差別越大差距越大。當(dāng)兩個(gè)斷口間隙大小相差3mm，電流為10kA時(shí)，兩個(gè)斷口陽(yáng)極熱流密度最大值的比值高達(dá)1.346。因此，兩個(gè)斷口間隙的差別不應(yīng)過(guò)大，否則將不利于真空電弧的調(diào)控。
　　隨后，運(yùn)用ATP搭建雙斷口真空斷路器弧后介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程的連續(xù)過(guò)渡模型。分析了影響開斷和擊穿過(guò)程的機(jī)制。此外，還分析了雙斷口真空斷路器兩個(gè)斷口間隙不同