负载类型对直流空气断路器电弧特性的影响研究
发布时间：2021-03-03 08:29
近年来,伴随着分布储能、轨道交通、高压直流输电等系统的大规模建设与规划,直流输配电系统迎来了一个快速发展的黄金时期。直流空气断路器是低压配电领域常用的开关设备,大功率直流电源的快速发展,对其开断性能提出了更高要求,设计大功率、小体积、分断性能更好的直流空气断路器已刻不容缓。相对于交流电弧,直流电弧不存在自然过零点,必须采取有效的手段短时提高电弧电压,这使得直流电弧熄灭比交流电弧熄灭要困难得多,因此,研究和掌握不同负载类型下直流空气电弧的动态特性,寻求有效的措施提高弧压,以此来指导和改进直流空气断路器产品的研发设计,具有一定的现实意义。本文基于磁流体动力学理论（MHD）,建立了直流空气电弧等离子体的数学模型,采用移动网格技术实现了灭弧室内动触头的匀速圆周运动,对电弧等离子体鞘层条件进行了假设,并在电极两端耦合开断回路,将外电路模块与直流放电模块耦合在一起,对直流空气断路器在分断不同负载（阻感性、阻容性）类型情况下电弧的整个演变过程进行了仿真,通过对比灭弧室内各物理量参数,分析不同负载条件下电弧的运动规律,探究负载改变对电弧演变过程产生影响的背后机理。为验证仿真结果的正确性,搭建了实验平台...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电弧构成示意图
沈阳工业大学硕士学位论文8复合是两个带相反电荷的粒子相互碰撞，其能量在碰撞中进行相互交换或者损耗，从而形成中性粒子的过程；扩散是由于空间中存在温度梯度或者是密度梯度，带电粒子会从属性高的地方向低的地方移动[61]。如果想熄灭电弧，其关键是要加强去游离过程，这就会使得空间的带电粒子数目下降，从而使得电弧电导下降，电流随之产生的热量也会下降，最终使得电弧熄灭。如图2.2所示为简化的带有电弧的直流回路，忽略了弧隙两端的线路分布电容。电路的方程如式（2.4）所示。ddhhhIELRIUt（2.4）式中，E为直流电源电动势，L为电路中的电感，R为电路中的电阻。图2.2带有电弧的直流电路Fig.2.2DCcircuitwitharc电弧的熄灭过程是电弧电流的逐渐减小过程，满足d0dhiLt，即0hhERiu。对应的直流电弧熄灭原理如图2.3所示。其中，a为电弧静态伏安特性曲线，b为hhuERi曲线，c为0hhERiu曲线。图2.3直流电弧的稳定燃烧点Fig.2.3StableburningpointofDCarc
沈阳工业大学硕士学位论文8复合是两个带相反电荷的粒子相互碰撞，其能量在碰撞中进行相互交换或者损耗，从而形成中性粒子的过程；扩散是由于空间中存在温度梯度或者是密度梯度，带电粒子会从属性高的地方向低的地方移动[61]。如果想熄灭电弧，其关键是要加强去游离过程，这就会使得空间的带电粒子数目下降，从而使得电弧电导下降，电流随之产生的热量也会下降，最终使得电弧熄灭。如图2.2所示为简化的带有电弧的直流回路，忽略了弧隙两端的线路分布电容。电路的方程如式（2.4）所示。ddhhhIELRIUt（2.4）式中，E为直流电源电动势，L为电路中的电感，R为电路中的电阻。图2.2带有电弧的直流电路Fig.2.2DCcircuitwitharc电弧的熄灭过程是电弧电流的逐渐减小过程，满足d0dhiLt，即0hhERiu。对应的直流电弧熄灭原理如图2.3所示。其中，a为电弧静态伏安特性曲线，b为hhuERi曲线，c为0hhERiu曲线。图2.3直流电弧的稳定燃烧点Fig.2.3StableburningpointofDCarc
【参考文献】：
期刊论文
[1]轨道交通用空气直流断路器关键部件仿真研究综述[J]. 齐阳,刘禹彤,杨天蒙,徐维懋,孙昊,吴益飞,吴凯. 电器与能效管理技术. 2019(01)
[2]风光接入对电力系统电压稳定性的影响分析[J]. 马亚楠. 电工技术. 2018(22)
[3]平衡态与非平衡态电弧等离子体微观特性计算研究综述[J]. 荣命哲,仲林林,王小华,高青青,付钰伟,刘洋,刘定新. 电工技术学报. 2016(19)
[4]多端柔性直流电网故障隔离技术研究[J]. 李斌,何佳伟. 中国电机工程学报. 2016(01)
[5]直流氢气-氮气混合气体电弧开断过程实验研究[J]. 辛超,武建文. 电工技术学报. 2015(13)
[6]直流断路器电弧研究的新进展[J]. 荣命哲,杨飞,吴翊,孙昊,李阳,纽春萍. 电工技术学报. 2014(01)
[7]直流断路器开断方法及应用概述[J]. 刘磊,王海云,董溪坤,付广振. 化工自动化及仪表. 2013(12)
[8]空气直流断路器开断特性试验研究[J]. 宁嘉琦,孙昊,纽春萍,王海燕,杨飞,吴翊,荣命哲. 低压电器. 2013(21)
[9]直流断路器的研发现状及展望[J]. 马钊. 智能电网. 2013(01)
[10]空气介质直流断路器的现状[J]. 孙昊,荣命哲,马瑞光,杨飞,吴翊,纽春萍. 低压电器. 2013(20)
博士论文
[1]低压电器电弧仿真研究[D]. 李新福.河北工业大学 2004
硕士论文
[1]不同驱弧方式下直流空气断路器全动态电弧特性研究[D]. 王奥飞.沈阳工业大学 2019
[2]大功率直流接触器电弧仿真及实验研究[D]. 刘凯.沈阳工业大学 2018
[3]基于灭弧系统改进设计的塑壳断路器分断能力提升研究[D]. 武军亮.苏州大学 2017
[4]直流断路器通断能力试验系统设计与建模研究[D]. 孟繁星.哈尔滨工程大学 2017
[5]地铁用直流断路器灭弧方案的研究[D]. 高银银.西南交通大学 2013
[6]减小直流继电器触头燃弧时间的关键技术研究[D]. 刘云.华中科技大学 2013
本文编号：3060952
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电弧构成示意图
沈阳工业大学硕士学位论文8复合是两个带相反电荷的粒子相互碰撞，其能量在碰撞中进行相互交换或者损耗，从而形成中性粒子的过程；扩散是由于空间中存在温度梯度或者是密度梯度，带电粒子会从属性高的地方向低的地方移动[61]。如果想熄灭电弧，其关键是要加强去游离过程，这就会使得空间的带电粒子数目下降，从而使得电弧电导下降，电流随之产生的热量也会下降，最终使得电弧熄灭。如图2.2所示为简化的带有电弧的直流回路，忽略了弧隙两端的线路分布电容。电路的方程如式（2.4）所示。ddhhhIELRIUt（2.4）式中，E为直流电源电动势，L为电路中的电感，R为电路中的电阻。图2.2带有电弧的直流电路Fig.2.2DCcircuitwitharc电弧的熄灭过程是电弧电流的逐渐减小过程，满足d0dhiLt，即0hhERiu。对应的直流电弧熄灭原理如图2.3所示。其中，a为电弧静态伏安特性曲线，b为hhuERi曲线，c为0hhERiu曲线。图2.3直流电弧的稳定燃烧点Fig.2.3StableburningpointofDCarc
沈阳工业大学硕士学位论文8复合是两个带相反电荷的粒子相互碰撞，其能量在碰撞中进行相互交换或者损耗，从而形成中性粒子的过程；扩散是由于空间中存在温度梯度或者是密度梯度，带电粒子会从属性高的地方向低的地方移动[61]。如果想熄灭电弧，其关键是要加强去游离过程，这就会使得空间的带电粒子数目下降，从而使得电弧电导下降，电流随之产生的热量也会下降，最终使得电弧熄灭。如图2.2所示为简化的带有电弧的直流回路，忽略了弧隙两端的线路分布电容。电路的方程如式（2.4）所示。ddhhhIELRIUt（2.4）式中，E为直流电源电动势，L为电路中的电感，R为电路中的电阻。图2.2带有电弧的直流电路Fig.2.2DCcircuitwitharc电弧的熄灭过程是电弧电流的逐渐减小过程，满足d0dhiLt，即0hhERiu。对应的直流电弧熄灭原理如图2.3所示。其中，a为电弧静态伏安特性曲线，b为hhuERi曲线，c为0hhERiu曲线。图2.3直流电弧的稳定燃烧点Fig.2.3StableburningpointofDCarc
【参考文献】：
期刊论文
[1]轨道交通用空气直流断路器关键部件仿真研究综述[J]. 齐阳,刘禹彤,杨天蒙,徐维懋,孙昊,吴益飞,吴凯. 电器与能效管理技术. 2019(01)
[2]风光接入对电力系统电压稳定性的影响分析[J]. 马亚楠. 电工技术. 2018(22)
[3]平衡态与非平衡态电弧等离子体微观特性计算研究综述[J]. 荣命哲,仲林林,王小华,高青青,付钰伟,刘洋,刘定新. 电工技术学报. 2016(19)
[4]多端柔性直流电网故障隔离技术研究[J]. 李斌,何佳伟. 中国电机工程学报. 2016(01)
[5]直流氢气-氮气混合气体电弧开断过程实验研究[J]. 辛超,武建文. 电工技术学报. 2015(13)
[6]直流断路器电弧研究的新进展[J]. 荣命哲,杨飞,吴翊,孙昊,李阳,纽春萍. 电工技术学报. 2014(01)
[7]直流断路器开断方法及应用概述[J]. 刘磊,王海云,董溪坤,付广振. 化工自动化及仪表. 2013(12)
[8]空气直流断路器开断特性试验研究[J]. 宁嘉琦,孙昊,纽春萍,王海燕,杨飞,吴翊,荣命哲. 低压电器. 2013(21)
[9]直流断路器的研发现状及展望[J]. 马钊. 智能电网. 2013(01)
[10]空气介质直流断路器的现状[J]. 孙昊,荣命哲,马瑞光,杨飞,吴翊,纽春萍. 低压电器. 2013(20)
博士论文
[1]低压电器电弧仿真研究[D]. 李新福.河北工业大学 2004
硕士论文
[1]不同驱弧方式下直流空气断路器全动态电弧特性研究[D]. 王奥飞.沈阳工业大学 2019
[2]大功率直流接触器电弧仿真及实验研究[D]. 刘凯.沈阳工业大学 2018
[3]基于灭弧系统改进设计的塑壳断路器分断能力提升研究[D]. 武军亮.苏州大学 2017
[4]直流断路器通断能力试验系统设计与建模研究[D]. 孟繁星.哈尔滨工程大学 2017
[5]地铁用直流断路器灭弧方案的研究[D]. 高银银.西南交通大学 2013
[6]减小直流继电器触头燃弧时间的关键技术研究[D]. 刘云.华中科技大学 2013
本文编号：3060952
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