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双断口结构对SF_6断路器介质恢复特性影响的研究

作　者: 孙宝龙
导　师: 刘晓明
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 双断口结构能量扰动法动网格技术介质恢复特性
分类号: TM561
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

介质恢复特性是断路器关键技术研究的重点与难点，是反映断路器开断性能的重要指标。对冷态下介质恢复特性进行数值计算是研究断路器开断性能的基础。多断口串联是提高SF₆断路器开断能力的重要方式。但多断口串联并非简单意义上的电气连接，SF₆断路器结构的改变将对灭弧室内电场与气流场分布产生影响，从而使得灭弧室内介质恢复特性发生改变。分析双断口结构对灭弧室内电场与气流场的影响，确定介质恢复特性的变化，对其产品性能研究具有重要意义。以1100kV“T”型双断口结构SF₆断路器与550kV单断口结构SF₆断路器为研究对象，应用能量扰动法，计算断路器断口间等效电容与断路器对地等效电容，确定并联电容大小，找出断口间分压比。并以分压比为基础，采用有限元方法，对含有多重介质、并联电容的非对称三维电场进行数值仿真。通过对1100kV双断口断路器与550kV单断口断路器的触头沿面电场强度进行定量描述与对比分析，找出灭弧室结构变化对灭弧单元内场强的影响。基于动网格技术，通过边界的运动、变形与计算区域的网格重新构建，实现网格动态重构，对1100kV双断口断路器与550kV单断口断路器开断过程的气流场进行仿真。采用有限体积方法，对灭弧室内有源、有粘、可压且伴有激波与湍流的，具有复杂流路的气流场进行数值计算。通过1100kV双断口灭弧室与550kV单断口灭弧室总体与喷口、静弧触头、动弧触头周围气流场特性的定量描述与对比分析，找出流路变化对气流场的影响。以电场与气流场数值分析为基础，基于流注理论，求得1100kV“T”型双断口结构SF₆断路器与550kV单断口SF₆断路器的介质恢复特性，并找出双断口结构对SF₆断路器介质恢复特性的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 SF_6断路器的国内外发展状况与趋势  11-13
  1.3 SF_6断路器灭弧系统场域数值模拟  13-16
    1.3.1 电场数值计算方法  13-14
    1.3.2 气流场数值计算方法  14-16
  1.4 论文主要研究内容  16-18
第二章双断口结构对特高压SF_6断路器电场的影响分析  18-33
  2.1 仿真原理  18-21
    2.1.1 断口间电压的不均匀性  18-19
    2.1.2 电容值与分压比计算  19-20
    2.1.3 电场数值计算方法  20-21
  2.2 灭弧系统电场仿真  21-32
    2.2.1 灭弧系统电场结构  21-24
    2.2.2 边界条件加载  24
    2.2.3 灭弧系统电场计算结果  24-32
  2.3 本章小结  32-33
第三章双断口结构对特高压SF_6断路器冷态气流场影响分析  33-54
  3.1 仿真原理  33-37
    3.1.1 动网格技术  33-34
    3.1.2 有限体积法  34-35
    3.1.3 气流场求解模型  35-37
  3.2 灭弧系统气流场仿真  37-53
    3.2.1 灭弧系统气流场结构  37-38
    3.2.2 边界条件加载  38-39
    3.2.3 气流场计算结果  39-53
  3.3 本章小结  53-54
第四章双断口结构对SF_6断路器冷态开断过程介质恢复特性影响的分析  54-63
  4.1 介质击穿机理  54-57
    4.1.1 汤逊理论  54-56
    4.1.2 流注理论  56-57
  4.2 实际系统中击穿电压估计  57-58
    4.2.1 流注理论法  57-58
    4.2.2 临界场强法  58
  4.3 SF_6断路器中气体的击穿判据  58-59
  4.4 双断口结构对空载开断下介质恢复特性的影响  59-62
  4.5 本章小结  62-63
第五章结论  63-65
参考文献  65-68
在学研究成果  68-69
致谢  69

双断口结构对SF_6断路器介质恢复特性影响的研究

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