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了解电弧的形成、本质,是研究电弧开断技术的基础。本文首先论述了电弧理论的发展概况,总结分析国内外电弧模型研究成果,从最早的Cassie模型和Mayr模型,到现在复杂的基于等离子体理论的电弧模型,通过电弧数学模型建立,描述电弧复杂的物理变化过程;同时也介绍了电弧形成、发展以及电弧物理特性等。
本文主要研究在开放空间下运用爆炸产生的冲击波及形成的强烈气流场耦合电磁场作用电弧的效果,并从运动角度研究电弧在爆炸流场下的特性变化。首先基于链式思想,将电弧细分成单位电弧薄层,结合经典激波理论分析电弧薄层的受力,推导出爆炸气流影响下电弧运动速度控制方程。再从单个电弧薄层运动模型基础上结合能量平衡方程、热交换理论,建立气流耦合电磁场下的电弧模型,运用有限差分法计算,获取爆炸流场下电弧状态的相关参数(温度、电弧电压和电导率等),并讨论分析电弧在爆炸流场中熄灭时间特性。然后进行电弧熄弧试验,验证模型计算结果与试验结果是否一致。
最后,通过爆炸气流灭弧技术在输电线路上的实际应用,取得运行数据,与往年的数据进行比较,表明爆炸气流灭弧技术可靠、有效,具有工程应用价值。