sf6斷路器噴口電弧熄滅過程的數(shù)字模擬(編輯修改稿)
2025-05-06 11:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 在軟件的開發(fā)過程中，注重了良好界面的設(shè)計(jì)?？蓪?shí)時(shí)顯示滅弧室內(nèi)溫度場、壓力場、密度場、馬赫場及速度場的分布。為動(dòng)態(tài)地分析滅弧室內(nèi)流場的發(fā)展過程，充分了解各變量間的關(guān)系提供了有力工具。4 數(shù)據(jù)結(jié)果與分析 本文數(shù)值計(jì)算針對圖1所示的500kV壓氣式SF6斷路器進(jìn)行的。目的是分析該產(chǎn)品的開斷性能。噴口上游的壓力積聚過程對滅弧性能有著重要的影響，因此對其進(jìn)行了重點(diǎn)分析。計(jì)算條件為：開斷電流:50kA，燃弧時(shí)間:25ms。各圖中溫度1pu為300K,壓力1pu為滅弧室基壓?！‰娀‰娏鬟^零前的物理過程 在斷路器的開斷過程中氣缸和動(dòng)觸頭處于不斷運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，動(dòng)靜觸頭相互分離,電弧被逐漸拉長,計(jì)算場域和邊界條件都要不斷變化。在這一階段，一方面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)造成氣缸的壓氣作用產(chǎn)生吹弧氣流；另一方面，電弧熱效應(yīng)造成的噴口堵塞和熱氣體回流又引起氣缸壓力上升，反作用于電弧弧柱等離子體與熱邊界區(qū)。所謂熱邊界區(qū)是指包圍弧柱等離子體的非電離熱氣體區(qū)。它的分布范圍是從弧柱邊緣陡峭的溫度下降至接近環(huán)境溫度的區(qū)域［7］ 。熱邊界區(qū)的變化反映著弧柱等離子體能量擴(kuò)散的規(guī)律，利用電弧能量提高上游壓力，降低操作功，是現(xiàn)代斷路器的設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展方向之一?！ ≡跀?shù)值分析熱邊界區(qū)、弧柱等離子體、上游冷氣流間的相互作用過程中，顯示了熱邊界區(qū)擴(kuò)張－相持－收縮近似周期振蕩的發(fā)展規(guī)律?！徇吔鐓^(qū)擴(kuò)張階段(0～) 在該階段中，由于電弧能量的擴(kuò)散以及主噴口方向上靜弧觸頭的堵塞，弧柱等離子體周圍熱邊界區(qū)內(nèi)溫度上升，熱邊界區(qū)內(nèi)壓力急劇升高并向上游氣缸擴(kuò)張，形成強(qiáng)烈的回流壓縮氣缸內(nèi)氣體?；亓鳉怏w猶如活塞一般壓縮氣缸內(nèi)氣體?！?，即55～80m/s的壓縮速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于操作機(jī)構(gòu)的壓縮速度(6～9m/s)，勢必引起壓氣缸內(nèi)氣體壓力的急劇上升。同時(shí)由于回流必將引起氣缸內(nèi)冷氣體與熱邊界區(qū)熱氣流的充分混合，提高了壓氣缸內(nèi)氣體溫度，這也是引起氣缸內(nèi)壓力上升的一個(gè)重要因素。圖圖2反映了上述熱邊界區(qū)的變化規(guī)律。圖1 熱邊界區(qū)擴(kuò)張階段滅弧室內(nèi)溫度分布(每條等溫線相差10pu) The distribution of tem
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