本文關鍵詞：開關電器電弧混沌特性判定與調控　出處：《沈陽工業(yè)大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：電力工業(yè)的發(fā)展關乎國計民生，與之相配套的輸變電設備則為現代堅強電網之骨骼。開關電器作為重要的輸配電設備之一，在開斷過程中不可避免地會產生電弧，其在毫秒級時間、毫米級空間內快速動態(tài)變化，從而影響開關開斷性能。電弧作為物質形態(tài)的第四態(tài)，其衍生機理和發(fā)展規(guī)律是國內外研究者們普遍關注的研究熱點與難點。本文通過引入混沌理論，從混沌時空域探究不同介質開關電弧之共性機理，以發(fā)現電弧之內在本質規(guī)律，，實現電弧調控。 基于黑盒電弧模型理論分析與實驗的低壓空氣電弧混沌特性研究。自主搭建220V空氣電弧發(fā)生裝置，以實際負載為研究對象，采用混沌相空間重構理論、C-C方法、Wolf算法和Cao方法，對純阻性、阻感性負載下空氣電弧電流動態(tài)變化進行定量分析，找出其混沌吸引子及通往混沌的道路；引入Cassie電弧模型，采用理論分析與實測數據比照，發(fā)現并描述其混沌特征。 基于三維耦合場域分析與合成回路試驗線路模擬的中壓真空電弧混沌特性研究。以40.5kV/25kA真空斷路器為研究對象，采用有限元法進行數值模擬，得到不同觸頭結構型面縱向磁場時間序列，找到變觸頭結構與混沌特征之間的聯系；引入DL標準四參數和兩參數合成回路試驗線路模型，將真空斷路器置于試驗模擬系統(tǒng)中，得到元件與系統(tǒng)中混沌行為演變；引入真空連續(xù)過渡模型，得到真空斷路器開斷過程中電弧行為定量描述，發(fā)現其線路中混沌特性與真空電弧吸引子形態(tài)。 基于冷氣流開斷的高壓SF6斷路器氣流參數混沌變化追蹤與分析。以252kV SF6斷路器為研究對象，采用有限體積法與因子分析法相結合，得到開斷全程中氣流參數主要影響因素，分析其主元成分，得出評估氣流參數性能數學描述；以550kV SF6斷路器為對象，采用有限體積法對氣流湍動特性進行分析，以動靜觸剛分時刻為時間節(jié)點，分析湍流參數在超程前后兩時間段內湍流參數混沌特性，發(fā)現湍流自身所存在的間歇性，以及湍流區(qū)與非湍流區(qū)邊界時空的不確定性。 基于短路大電流開斷的高壓SF6斷路器電弧混沌行為研究。以550kV SF6斷路器為研究對象，引入等效單元動態(tài)電弧模型，采用有限體積法對短路開斷情況下流場進行數值模擬。通過對不同氣流參數觀測點時間序列提取，與冷氣流開斷相對比，得出高壓SF6電弧混沌行為具有時空混沌特性，且為陣發(fā)混沌態(tài)。通過追蹤電弧與氣流運動形態(tài)，發(fā)現開斷過程中，可通過增加電弧湍流區(qū)域，擴大電弧與氣流相互作用區(qū)域，實現快速熄弧。通過改變噴口結構型面，得到不同噴口結構下氣流參數混沌特性，得出變噴口結構是調整混沌強弱的有效途徑，優(yōu)化噴口結構可降低混沌效應，提高斷路器開斷能力，實現混沌調控與利用。 基于不同介質開關電弧時間域、相空間域特性分析的網絡空間域共性研究。通過對空氣電弧、真空金屬蒸氣電弧和SF6氣體電弧參數時間序列復雜網絡重構，將時間域數據以相空間理論拓展至網絡空間域中，并對其所構建網絡特征進行分析，以此進行不同介質形態(tài)電弧共性問題研究，發(fā)現不同介質開關時間序列網絡域結構均具有無標度特性，均具有復雜網絡特征�！盎煦纭焙汀皬碗s網絡”為不同介質開關電弧理論與實驗研究在時間域、相空間域與網絡域之間架起一座嶄新的橋梁。
[Abstract]:The development of electric power industry is related to the livelihood of the state , and the power transmission equipment matched with it is the skeleton of the modern strong power grid . As one of the important power transmission and distribution equipment , the switch electric appliance inevitably generates an arc during the breaking process , which affects the breaking performance of the switch . The derivative mechanism and the development law of the arc as the fourth state of the material form are the research hotspot and the difficulty that the researchers at home and abroad have generally concerned . In this paper , through the introduction of the chaos theory , the common mechanism of the different medium switch arcs is explored from the space domain in chaos , so as to find out the essence rule in the arc and realize arc regulation . Based on the theory of black box arc model and the experimental investigation of the chaotic characteristics of low pressure air arc , a 220V air arc generator is built . The dynamic changes of the air arc current under the load of pure resistance and inductive load are analyzed quantitatively by using the chaos phase space reconstruction theory , the C - C method , the Wolf algorithm and the Cao method . The chaos attractor and the road to chaos are found out . Based on three - dimensional coupled field domain analysis and synthetic loop test line simulation , the chaotic characteristics of the medium - voltage vacuum arc are studied . The finite element method is used for numerical simulation to obtain the relationship between the structure of the contact structure and the chaotic feature . The vacuum circuit breaker is put into the test simulation system to obtain the evolution of the chaotic behavior in the components and the system . The vacuum continuous transition model is introduced to obtain the quantitative description of the arc behavior in the open - off process of the vacuum circuit breaker , and the chaotic characteristics and the vacuum arc attractor morphology in the circuit are found . In this paper , a 252kV SF6 circuit breaker is used as the research object , and a finite volume method and a factor analysis method are adopted to analyze the main components of the gas flow parameters . The chaotic behavior of high - voltage SF6 circuit breaker based on short - circuit large - current breaking is studied in this paper . By using the 550 kV SF6 circuit breaker as the research object , the dynamic arc model of equivalent unit is introduced . By using finite volume method , the chaotic behavior of high - voltage SF6 arc is simulated . In this paper , the time domain data is expanded into the network space domain based on the time series complex network reconfiguration of the arc time domain of the different medium switches , the time domain data is expanded into the network space domain by the phase space theory , and the network characteristics are analyzed .

【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM561.3

【參考文獻】

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本文編號：1426086