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斷特性研究是高壓斷路器理論研究和產(chǎn)品開發(fā)的重要內(nèi)容。其研究主要包括：滅弧室電場與氣流場的數(shù)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(jìn)行分析計算。并通過比較五種不同形狀噴口結(jié)構(gòu)的滅弧室電場分布，分析了不同噴口結(jié)構(gòu)對動靜弧觸頭表面電場強(qiáng)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(fù)雜流動現(xiàn)象，針對550kV單斷口SF6斷路器氣流場求解的特點(diǎn)，采用動態(tài)分層法網(wǎng)格及網(wǎng)格滑移技術(shù)，利用有限體積法對斷路器氣流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了三級噴口結(jié)構(gòu)的滅弧室內(nèi)速度、馬赫數(shù)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(jié)構(gòu)斷路器的冷態(tài)介質(zhì)恢復(fù)特性。定量分析表明，在開斷過程中靜弧觸頭表面電場強(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)開斷過程介質(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。 在斷路器開斷短路電流介質(zhì)恢復(fù)特性的分析中，根據(jù)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(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)等效單元體法動態(tài)電弧數(shù)學(xué)模型。在電弧不同燃弧階段采用動態(tài)變化的電導(dǎo)率和輻射系數(shù)。對斷路器開斷過程中