發(fā)布時間：2017-10-19 14:16

  本文關(guān)鍵詞：磁場對真空電弧等離子體特性的影響研究

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【摘要】：隨著高壓交直流輸電工程與新能源技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電器作為交直流電力系統(tǒng)中的重要核心部件，，其擔(dān)負(fù)著控制和保護的雙重任務(wù)，基本功能是關(guān)合和開斷電路，進(jìn)而改變系統(tǒng)的連接方式和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。真空開關(guān)相比于其它開關(guān)電器有著污染小、免維護等優(yōu)點，在中置柜、配電網(wǎng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在中壓等級電力系統(tǒng)中占居主導(dǎo)地位，真空開關(guān)絕緣與開斷關(guān)鍵技術(shù)研究具有重要意義，已成為開關(guān)行業(yè)內(nèi)研究熱點之一。 真空開關(guān)開斷過程中，滅弧室內(nèi)觸頭間將不可避免產(chǎn)生電弧，電弧的產(chǎn)生可能延遲電路開斷甚至燒毀觸頭以及破壞絕緣。因此，電弧特性分析是高技術(shù)參數(shù)大容量真空開關(guān)自主研發(fā)的關(guān)鍵問題。本文以真空斷路器為研究對象，采用有限元方法對真空電弧特性及其影響因素進(jìn)行定量分析，旨在支持真空開關(guān)在直流開斷領(lǐng)域的應(yīng)用。 直流電弧由于不存在電流自然過零點，相比于交流電弧，其開斷更加困難，本文通過建立電弧等離子體流體—化學(xué)混合模型，考慮經(jīng)典擴散、漂移等流體理論與電子碰撞電離和激發(fā)等化學(xué)反應(yīng)的影響，應(yīng)用場路耦合方法對交直流真空電弧瞬態(tài)燃弧特性進(jìn)行仿真研究，對比得出：在電弧電流相同情況下，交流電弧等離子體參數(shù)分布與相應(yīng)的直流電弧等離子體參數(shù)分布相同。 真空斷路器觸頭結(jié)構(gòu)可分為縱磁與橫磁結(jié)構(gòu)，不同的磁場作用方式對電弧影響各異。本文通過建立二維等效觸頭系統(tǒng)模型，結(jié)合交直流真空電弧等離子體特性，數(shù)值模擬縱向磁場與橫向磁場作用下的交直流真空電弧燃弧特性，描述磁場作用下瞬時真空電弧的發(fā)展。分析比較得出：無論是在交流還是直流激勵條件下，縱向磁場均使得真空電弧呈擴散狀態(tài)，而橫向磁場均使得真空電弧產(chǎn)生偏移，有助于電弧弧根運動。等量的縱向磁場與橫向磁場作用分別對交流與相應(yīng)的直流電弧等離子體參數(shù)分布影響相同。其中，縱向磁場與橫向磁場都會削弱真空電弧電離過程。
【關(guān)鍵詞】：真空電弧 直流 交流 縱向磁場 橫向磁場 流體化學(xué)混合模型
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM561.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 真空電弧的研究現(xiàn)狀與發(fā)展10-11
• 1.3 真空電弧模型的研究現(xiàn)狀與發(fā)展11-12
• 1.3.1 宏觀模型的發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.3.2 微觀模型的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.4 真空滅弧室磁場的研究現(xiàn)狀與發(fā)展12-13
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 真空電弧二維模型14-31
• 2.1 真空電弧的產(chǎn)生與熄滅14-16
• 2.2 觸頭系統(tǒng)模型16-17
• 2.2.1 縱磁觸頭模型16-17
• 2.2.2 橫磁觸頭模型17
• 2.3 數(shù)學(xué)模型17-30
• 2.3.1 化學(xué)反應(yīng)方程17-19
• 2.3.2 流體模型19-27
• 2.3.3 電磁場方程27-28
• 2.3.4 邊界條件28-30
• 2.4 小結(jié)30-31
• 第3章 縱向磁場對真空電弧等離子體特性的影響研究31-49
• 3.1 直流真空電弧等離子體初期放電形式31-35
• 3.1.1 電路模型31
• 3.1.2 物理模型31-32
• 3.1.3 模型的假設(shè)條件32
• 3.1.4 模型的設(shè)定32-34
• 3.1.5 直流真空電弧初期放電形式結(jié)果分析34-35
• 3.2 縱向磁場對放電初期直流真空電弧等離子體特性的影響研究35-38
• 3.3 縱向磁場對燃弧期間交流與直流真空電弧等離子體特性的影響研究38-48
• 3.3.1 電路模型38-39
• 3.3.2 物理模型39
• 3.3.3 觸頭縱向磁場分布分析39-41
• 3.3.4 交流與直流真空電弧等離子體參數(shù)分布對比41-44
• 3.3.5 縱向磁場對交流與直流真空電弧等離子體特性影響的比較研究44-48
• 3.4 小結(jié)48-49
• 第4章 橫向磁場對真空電弧等離子體特性的影響研究49-64
• 4.1 物理模型49
• 4.2 觸頭橫向磁場分布分析49-51
• 4.3 橫向磁場對交流與直流真空電弧等離子體特性的影響研究51-57
• 4.3.1 橫向磁場對交流與直流真空電弧電子密度分布影響研究51-53
• 4.3.2 橫向磁場對直流真空電弧等離子體特性的影響研究53-57
• 4.4 橫向磁場對交流與直流真空電弧等離子體特性影響的比較研究57-63
• 4.5 小結(jié)63-64
• 第5章 縱向磁場與橫向磁場對真空電弧等離子體特性影響的比較分析64-68
• 5.1 縱磁與橫磁對真空電弧等離子體參數(shù)的影響分析64-67
• 5.2 小結(jié)67-68
• 第6章 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 在學(xué)研究成果74-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1061561