高压SF6断路器开断电弧动态演变的数值模拟

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近些年来我国电力系统行业迅速发展,为了适应市场的需要,高压电器行业也迅猛发展。而高压SF6断路器在电力系统中占有重要地位,尤其在最近发展的超高压与特高压领域更显得重要。这就对高压SF6断路器提出了更高的要求,使其向更高电压等级、大容量方向发展。对高压SF6断路器开断过程进行研究,了解开断过程中电弧的演变过程,知道影响电弧变化的因素,在实际设计中对各影响因素进行优化,就可以改善高压SF6断路器的性能。而随着汁算机技术和计算流体力学理论的大力发展,新兴的数值模拟的方法被应用到高压SF6断路器的研究上。数值模拟的研究方法与传统的方法相比,前者具有更多的优点:耗时短、花费少、史方便灵活;能更加直观的观测到研究现象;可以改变参数使断路器运行达到最佳状态,从而指导生产应用。因此数值模拟的方法也被应用到高压SF6断路器的研究中。本文主要研究影响高压SF6断路器稳定性的关键技术问题,即断路器开断电路时灭弧室内电弧的发展状况。首先根据高压SF6断路器产品的实际结构,在COMSOL软件中高压SF6断路器的灭弧室的仿真进行前处理,包括几何建模、网格剖分、材料定义、物理场选择建模,之后可以得到高压SF6断路器灭弧室的数学建模。采用有限元的方法对仿真模型进行求解,然后利用COMSOL后处理模块的对仿真结果进行可视化后处理,使仿真数值数据更加直观。论文通过对高压SF6断路器灭弧室内电弧的动态演变过程的仿真,得到了动、静触头在不同行程时,灭弧室内电弧的电场、离子浓度等的分布图,对结果进行分析,会对高压SF6断路器开断过程中电弧的动态变化有着更加清楚的认知,这对改善高压SF6断路器性能参数,使高压SF6断路器向高电压、大容量、智能化、组合化、小型化方向发展起到积极意义。
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