【摘要】：在大電流真空電弧開斷過程中,陽極現(xiàn)象對(duì)于能否成功開斷具有重要影響。當(dāng)電弧電流超過閾值時(shí),陽極表面溫度將超過材料熔點(diǎn),從而在陽極局部形成熔池。陽極熔池中的液態(tài)金屬蒸發(fā)出的金屬蒸汽及噴濺出的液滴將極大的提高弧后擊穿的概率,并可能造成開斷失敗。該文建立了大電流真空燃弧過程中陽極熔池的流體流動(dòng)和傳熱模型,著重研究真空大電流電弧對(duì)于陽極表面的熔蝕、變形以及相應(yīng)的溫度分布的變化。模型考慮了從電弧等離子體到陽極表面的傳熱以及表面材料在熱流作用下的相變過程,將磁流體仿真結(jié)果獲得的熱流密度和壓力分布作為陽極熔池流動(dòng)和傳熱的仿真的邊界條件,并采用有限體積法仿真獲得陽極表面破壞過程以及溫度分布的變化規(guī)律。仿真結(jié)果給出了不同電流下的溫度分布和由電弧引起的陽極表面破壞情況,發(fā)現(xiàn)考慮熔池中液態(tài)金屬流動(dòng)和變形的仿真模型所獲得的表面溫度分布更加均勻,解釋了實(shí)驗(yàn)中觸頭表面溫度的均勻分布現(xiàn)象,證明液態(tài)金屬的流動(dòng)是影響溫度分布的重要因素。所獲得模型更為準(zhǔn)確地描述了大電流真空電弧作用下的陽極現(xiàn)象,為評(píng)估真空斷路器的開斷能力提供了理論依據(jù)。
[Abstract]:In the process of high current vacuum arc breaking, anode phenomenon plays an important role in successfully breaking. When the arc current exceeds the threshold value, the surface temperature of the anode will exceed the melting point of the material. Metal vapor vaporized by liquid metal and droplets spattered in the anode pool will greatly increase the probability of back-arc breakdown and may result in failure of breaking. In this paper, the fluid flow and heat transfer model of anodic molten pool during high current vacuum arc burning is established. The corrosion, deformation and temperature distribution of the anode surface caused by vacuum high current arc are studied. The heat transfer from the arc plasma to the anode surface and the phase transition process of the surface material under the heat flux are considered in the model. The heat flux and pressure distribution obtained from the magnetofluid simulation results are taken as the boundary conditions for the simulation of the flow and heat transfer in the anode molten pool. The failure process of the anode surface and the variation of the temperature distribution are obtained by the finite volume method. The simulation results show that the temperature distribution and the anodic surface damage caused by the arc are obtained under different currents. It is found that the surface temperature distribution obtained by the simulation model considering the flow and deformation of liquid metal in the molten pool is more uniform. The uniform distribution of contact surface temperature is explained in the experiment. It is proved that the flow of liquid metal is an important factor affecting the temperature distribution. The obtained model more accurately describes the anode phenomenon under the action of high current vacuum arc and provides a theoretical basis for evaluating the breaking capacity of vacuum circuit breaker.
【作者單位】： 電力設(shè)備電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西安交通大學(xué));
【基金】：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(973計(jì)劃)(2015CB 251002) 國家自然科學(xué)基金(51407135,51323012) 高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20130201110005)~~
【分類號(hào)】：TM501.2

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8 _5合;杝信挀;卓清松;林

本文編號(hào)：2186331