高壓SF6斷路器介質恢復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斷特性研究是高壓斷路器理論研究和產品開發(fā)的重要內容。其研究主要包括：滅弧室電場與氣流場的數值分析，開斷過程中多物理場耦合求解以及電弧動態(tài)模型的建立等問題。 本文以550kV單斷口SF6斷路器為研究對象，采用有限元法對斷路器滅弧室開斷全程不同開距下靜電場進行分析計算。并通過比較五種不同形狀噴口結構的滅弧室電場分布，分析了不同噴口結構對動靜弧觸頭表面電場強度的影響。 SF6斷路器氣流場屬于可壓縮

2、、非定常、有粘性、有粘、跨音速的流場問題，且在開斷過程中存在湍流和激波等復雜流動現象，針對550kV單斷口SF6斷路器氣流場求解的特點，采用動態(tài)分層法網格及網格滑移技術，利用有限體積法對斷路器氣流場進行了數值模擬，得到了三級噴口結構的滅弧室內速度、馬赫數及壓力隨時間及空間的動態(tài)變化。 通過對靜電場和氣流場的耦合，采用流注理論，計算并比較了五種不同噴口結構斷路器的冷態(tài)介質恢復特性。定量分析表明，在開斷過程中靜弧觸頭表面電場強度、噴

3、口結構以及激波的位置均是影響冷態(tài)介質恢復特性的關鍵因素。并根據開斷過程介質強度位置確定了斷路器結構優(yōu)化設計的關鍵部位—靜弧頭端部、噴口型面縮放和喉部尺寸。 在斷路器開斷短路電流介質恢復特性的分析中，根據斷路器開斷時電弧動態(tài)變化以及電弧在燃弧期間會燒蝕觸頭產生金屬銅蒸氣，電弧熱力學特性和輸運特性均不同于純SF6電弧的特點，本文采用改進等效單元體法動態(tài)電弧數學模型。在電弧不同燃弧階段采用動態(tài)變化的電導率和輻射系數。對斷路器開斷過程中