40.5kV SF 6 灭弧室绝缘特性研究及气流场分析计算

发布时间：2023-05-13 22:16

　　随着国家电网容量的不断增加,需要配备大量的无功补偿设备,尤其是并联电容器组,相应地增大了对无功补偿专用断路器的需求。为此,研发兼具优越开断性能和投切电容器能力的专用SF₆断路器尤为重要,断路器开断能力与灭弧室结构的电场特性和气流场特性息息相关。基于此,本文利用仿真和实验手段,对40.5kV SF₆灭弧室的电场、冷态和热态气流场特性展开深入研究。首先,采用有限元法,对灭弧室进行三维电场计算。调整模型,对比无辅助喷口、平辅助喷口和斜辅助喷口等条件下灭弧室短燃弧、中燃弧、分闸三个关键位置的电场分布。对屏蔽罩和触头沿线采样点电场强度进行对比分析,研究结果表明无辅助喷口时弧触头表面场强分布更均匀。然后,由于断路器开断过程中气流与电弧间相互影响,需要对灭弧室气流场进行仿真研究。灭弧介质的气体物性参数、网格滑移、阀运动和喷口烧蚀特性等因素增加了气流场仿真分析的难度。本文建立了滑移网格模型、阀运动模型和喷口烧蚀模型,将灭弧介质的物性参数导入控制方程组,对灭弧室冷态、热态气流场特性进行仿真研究,描述了整个空载开断过程中灭弧室气体流动现象,对比分析喷口结构对灭弧...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题的背景及意义
    1.2 气体断路器研究现状
    1.3 灭弧室场域数值分析国内外研究现状
        1.3.1 SF₆灭弧室电场数值分析
        1.3.2 SF₆灭弧室气流场数值分析
    1.4 论文主要工作
第二章 40.5KVSF₆灭弧室绝缘特性研究
    2.1 SF₆自能灭弧室模型及工作原理概述
        2.1.1 燃弧时间
        2.1.2 自能灭弧室工作原理
    2.2 灭弧室绝缘性能分析
        2.2.1 灭弧室电场计算模型
        2.2.2 灭弧室绝缘性能分析
    2.3 辅助喷口结构对灭弧室场强分布的影响
    2.4 本章小结
第三章 40.5KV SF₆灭弧室气流场分析计算
    3.1 仿真模型
        3.1.1 物理模型和动网格模型
        3.1.2 二维电弧MHD数学模型
        3.1.3 阀运动模型
        3.1.4 湍流模型
    3.2 冷态气流场分析计算
        3.2.1 物性参数和边界条件设置
        3.2.2 冷态气压动态变化
        3.2.3 阀运动分析
        3.2.4 灭弧室监测点气压特性
        3.2.5 喷口结构对灭弧室气压特性的影响
    3.3 热态气流场分析计算
        3.3.1 边界条件设置
        3.3.2 气压特性
        3.3.3 温度特性
        3.3.4 喷口烧蚀蒸气动态变化
        3.3.5 阀运动分析
    3.4 本章小结
第四章 40.5KVSF₆断路器试验研究
    4.1 样机装配与调试
    4.2 容量试验
        4.2.1 直流分量
        4.2.2 T100a试验
    4.3 背靠背投切电容器组试验
        4.3.1 断口恢复电压
        4.3.2 背对背电容器组开合试验
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
主要研究成果



本文编号：3816624