本文關鍵詞：高壓SF6斷路器開斷電弧動態(tài)演變的數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近些年來我國電力系統(tǒng)行業(yè)迅速發(fā)展,為了適應市場的需要,高壓電器行業(yè)也迅猛發(fā)展。而高壓SF6斷路器在電力系統(tǒng)中占有重要地位,尤其在最近發(fā)展的超高壓與特高壓領域更顯得重要。這就對高壓SF6斷路器提出了更高的要求,使其向更高電壓等級、大容量方向發(fā)展。對高壓SF6斷路器開斷過程進行研究,了解開斷過程中電弧的演變過程,知道影響電弧變化的因素,在實際設計中對各影響因素進行優(yōu)化,就可以改善高壓SF6斷路器的性能。而隨著汁算機技術和計算流體力學理論的大力發(fā)展,新興的數(shù)值模擬的方法被應用到高壓SF6斷路器的研究上。數(shù)值模擬的研究方法與傳統(tǒng)的方法相比,前者具有更多的優(yōu)點：耗時短、花費少、史方便靈活；能更加直觀的觀測到研究現(xiàn)象；可以改變參數(shù)使斷路器運行達到最佳狀態(tài),從而指導生產(chǎn)應用。因此數(shù)值模擬的方法也被應用到高壓SF6斷路器的研究中。本文主要研究影響高壓SF6斷路器穩(wěn)定性的關鍵技術問題,即斷路器開斷電路時滅弧室內電弧的發(fā)展狀況。首先根據(jù)高壓SF6斷路器產(chǎn)品的實際結構,在COMSOL軟件中高壓SF6斷路器的滅弧室的仿真進行前處理,包括幾何建模、網(wǎng)格剖分、材料定義、物理場選擇建模,之后可以得到高壓SF6斷路器滅弧室的數(shù)學建模。采用有限元的方法對仿真模型進行求解,然后利用COMSOL后處理模塊的對仿真結果進行可視化后處理,使仿真數(shù)值數(shù)據(jù)更加直觀。論文通過對高壓SF6斷路器滅弧室內電弧的動態(tài)演變過程的仿真,得到了動、靜觸頭在不同行程時,滅弧室內電弧的電場、離子濃度等的分布圖,對結果進行分析,會對高壓SF6斷路器開斷過程中電弧的動態(tài)變化有著更加清楚的認知,這對改善高壓SF6斷路器性能參數(shù),使高壓SF6斷路器向高電壓、大容量、智能化、組合化、小型化方向發(fā)展起到積極意義。
【關鍵詞】：斷路器 滅弧室 有限元 COMSOL
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM561.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景及意義13-15
• 1.2 SF_6斷路器的國內外發(fā)展狀況與趨勢15-16
• 1.3 本文研究目的和意義16-17
• 1.4 本文主要研究工作17-19
• 2 電弧及仿真理論模型19-37
• 2.1 電弧19-26
• 2.1.1 弧光放電及其特點19-21
• 2.1.2 電弧的組成部分21-23
• 2.1.3 電弧的發(fā)生條件23
• 2.1.4 電弧的物理特性23-25
• 2.1.5 電弧的分類和熄滅25-26
• 2.2 SF_6氣體的特性26-35
• 2.2.1 SF_6氣體的基本特性26-28
• 2.2.2 SF_6氣體中帶電質點的產(chǎn)生和消失過程28-31
• 2.2.3 SF_6氣體的放電特性31-35
• 2.3 理論模型35-37
• 3 基于COMSOL的SF_6斷路器滅弧室的數(shù)值模擬37-45
• 3.1 關于COMSOL37-38
• 3.1.1 COMSOL的基本介紹37-38
• 3.1.2 COMSOL軟件仿真的基本操作流程38
• 3.2 常用的數(shù)值計算方法38-40
• 3.2.1 模擬電荷法39
• 3.2.2 優(yōu)化模擬電荷法39
• 3.2.3 有限差分法39
• 3.2.4 有限元法39-40
• 3.2.5 邊界元法40
• 3.3 高壓SF_6斷路器滅弧室數(shù)學模型的建立40-45
• 3.3.1 幾何模型實體構建40-42
• 3.3.2 網(wǎng)格剖分42-43
• 3.3.3 材料定義43
• 3.3.4 物理場選擇43
• 3.3.5 求解43-44
• 3.3.6 后處理44-45
• 4 SF6斷路器開斷電弧的動態(tài)演變的數(shù)值模擬及分析45-59
• 4.1 110kV高壓SF_6斷路器滅弧室內電弧電場的動態(tài)演變45-52
• 4.1.1 高壓SF_6斷路器在不同開距下滅弧室內電弧電場的分布45-47
• 4.1.2 高壓SF_6斷路器在不同開距下滅弧室內電弧的電位線分布47-49
• 4.1.3 高壓SF_6斷路器在不同開距下滅弧室內電弧的電場強度分布圖49-51
• 4.1.4 小結51-52
• 4.2 110kV高壓SF_6斷路器滅弧室內電弧的離子動態(tài)演變52-59
• 4.2.1 高壓SF_6斷路器在不同開距下滅弧室內電弧正離子濃度分布52-54
• 4.2.2 高壓SF_6斷路器不同開距下滅弧室內電弧負離子濃度分布54-57
• 4.2.3 小結57-59
• 5 總結與展望59-61
• 5.1 總結59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻61-65
• 致謝65-67
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果67

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