近年來,伴隨著分布儲(chǔ)能、軌道交通、高壓直流輸電等系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)與規(guī)劃,直流輸配電系統(tǒng)迎來了一個(gè)快速發(fā)展的黃金時(shí)期。直流空氣斷路器是低壓配電領(lǐng)域常用的開關(guān)設(shè)備,大功率直流電源的快速發(fā)展,對(duì)其開斷性能提出了更高要求,設(shè)計(jì)大功率、小體積、分?jǐn)嘈阅芨玫闹绷骺諝鈹嗦菲饕芽滩蝗菥�。相�?duì)于交流電弧,直流電弧不存在自然過零點(diǎn),必須采取有效的手段短時(shí)提高電弧電壓,這使得直流電弧熄滅比交流電弧熄滅要困難得多,因此,研究和掌握不同負(fù)載類型下直流空氣電弧的動(dòng)態(tài)特性,尋求有效的措施提高弧壓,以此來指導(dǎo)和改進(jìn)直流空氣斷路器產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì),具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文基于磁流體動(dòng)力學(xué)理論（MHD）,建立了直流空氣電弧等離子體的數(shù)學(xué)模型,采用移動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)了滅弧室內(nèi)動(dòng)觸頭的勻速圓周運(yùn)動(dòng),對(duì)電弧等離子體鞘層條件進(jìn)行了假設(shè),并在電極兩端耦合開斷回路,將外電路模塊與直流放電模塊耦合在一起,對(duì)直流空氣斷路器在分?jǐn)嗖煌?fù)載（阻感性、阻容性）類型情況下電弧的整個(gè)演變過程進(jìn)行了仿真,通過對(duì)比滅弧室內(nèi)各物理量參數(shù),分析不同負(fù)載條件下電弧的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,探究負(fù)載改變對(duì)電弧演變過程產(chǎn)生影響的背后機(jī)理。為驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性,搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：51 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電弧構(gòu)成示意圖

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文8復(fù)合是兩個(gè)帶相反電荷的粒子相互碰撞，其能量在碰撞中進(jìn)行相互交換或者損耗，從而形成中性粒子的過程；擴(kuò)散是由于空間中存在溫度梯度或者是密度梯度，帶電粒子會(huì)從屬性高的地方向低的地方移動(dòng)[61]。如果想熄滅電弧，其關(guān)鍵是要加強(qiáng)去游離過程，這就會(huì)使得空間的帶電粒子數(shù)目下降，從而使得電弧電導(dǎo)下降，電流隨之產(chǎn)生的熱量也會(huì)下降，最終使得電弧熄滅。如圖2.2所示為簡化的帶有電弧的直流回路，忽略了弧隙兩端的線路分布電容。電路的方程如式（2.4）所示。ddhhhIELRIUt（2.4）式中，E為直流電源電動(dòng)勢，L為電路中的電感，R為電路中的電阻。圖2.2帶有電弧的直流電路Fig.2.2DCcircuitwitharc電弧的熄滅過程是電弧電流的逐漸減小過程，滿足d0dhiLt，即0hhERiu。對(duì)應(yīng)的直流電弧熄滅原理如圖2.3所示。其中，a為電弧靜態(tài)伏安特性曲線，b為hhuERi曲線，c為0hhERiu曲線。圖2.3直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)Fig.2.3StableburningpointofDCarc

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文8復(fù)合是兩個(gè)帶相反電荷的粒子相互碰撞，其能量在碰撞中進(jìn)行相互交換或者損耗，從而形成中性粒子的過程；擴(kuò)散是由于空間中存在溫度梯度或者是密度梯度，帶電粒子會(huì)從屬性高的地方向低的地方移動(dòng)[61]。如果想熄滅電弧，其關(guān)鍵是要加強(qiáng)去游離過程，這就會(huì)使得空間的帶電粒子數(shù)目下降，從而使得電弧電導(dǎo)下降，電流隨之產(chǎn)生的熱量也會(huì)下降，最終使得電弧熄滅。如圖2.2所示為簡化的帶有電弧的直流回路，忽略了弧隙兩端的線路分布電容。電路的方程如式（2.4）所示。ddhhhIELRIUt（2.4）式中，E為直流電源電動(dòng)勢，L為電路中的電感，R為電路中的電阻。圖2.2帶有電弧的直流電路Fig.2.2DCcircuitwitharc電弧的熄滅過程是電弧電流的逐漸減小過程，滿足d0dhiLt，即0hhERiu。對(duì)應(yīng)的直流電弧熄滅原理如圖2.3所示。其中，a為電弧靜態(tài)伏安特性曲線，b為hhuERi曲線，c為0hhERiu曲線。圖2.3直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)Fig.2.3StableburningpointofDCarc

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]軌道交通用空氣直流斷路器關(guān)鍵部件仿真研究綜述[J]. 齊陽,劉禹彤,楊天蒙,徐維懋,孫昊,吳益飛,吳凱.  電器與能效管理技術(shù). 2019(01)
[2]風(fēng)光接入對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的影響分析[J]. 馬亞楠.  電工技術(shù). 2018(22)
[3]平衡態(tài)與非平衡態(tài)電弧等離子體微觀特性計(jì)算研究綜述[J]. 榮命哲,仲林林,王小華,高青青,付鈺偉,劉洋,劉定新.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2016(19)
[4]多端柔性直流電網(wǎng)故障隔離技術(shù)研究[J]. 李斌,何佳偉.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2016(01)
[5]直流氫氣-氮?dú)饣旌蠚怏w電弧開斷過程實(shí)驗(yàn)研究[J]. 辛超,武建文.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(13)
[6]直流斷路器電弧研究的新進(jìn)展[J]. 榮命哲,楊飛,吳翊,孫昊,李陽,紐春萍.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(01)
[7]直流斷路器開斷方法及應(yīng)用概述[J]. 劉磊,王海云,董溪坤,付廣振.  化工自動(dòng)化及儀表. 2013(12)
[8]空氣直流斷路器開斷特性試驗(yàn)研究[J]. 寧嘉琦,孫昊,紐春萍,王海燕,楊飛,吳翊,榮命哲.  低壓電器. 2013(21)
[9]直流斷路器的研發(fā)現(xiàn)狀及展望[J]. 馬釗.  智能電網(wǎng). 2013(01)
[10]空氣介質(zhì)直流斷路器的現(xiàn)狀[J]. 孫昊,榮命哲,馬瑞光,楊飛,吳翊,紐春萍.  低壓電器. 2013(20)

博士論文
[1]低壓電器電弧仿真研究[D]. 李新福.河北工業(yè)大學(xué) 2004

碩士論文
[1]不同驅(qū)弧方式下直流空氣斷路器全動(dòng)態(tài)電弧特性研究[D]. 王奧飛.沈陽工業(yè)大學(xué) 2019
[2]大功率直流接觸器電弧仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 劉凱.沈陽工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于滅弧系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)的塑殼斷路器分?jǐn)嗄芰μ嵘芯縖D]. 武軍亮.蘇州大學(xué) 2017
[4]直流斷路器通斷能力試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模研究[D]. 孟繁星.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[5]地鐵用直流斷路器滅弧方案的研究[D]. 高銀銀.西南交通大學(xué) 2013
[6]減小直流繼電器觸頭燃弧時(shí)間的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉云.華中科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3060952