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考虑电极烧蚀影响的低压断路器电弧运动特性仿真及实验

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中国电机工程学报 2009年第3期29卷 115-120页

作者：马强荣命哲 Anthony B. Murphy 吴翊徐铁军孙志强电力设备电气绝缘国家重点实验室西安交通大学陕西省西安市710049 澳大利亚联邦科学与工业研究组织工业物理部

以磁流体动力学(magnetic hydro-dynamics,MHD)为基础建立了考虑电极烧蚀影响的低压断路器中电弧的数学模型。在传统的质量、动量和能量守恒方程的基础上增加了铜蒸气的浓度方程,考虑电极烧蚀对气体的热动力学特性和传输系数的影响,针... 详细信息

以磁流体动力学(magnetic hydro-dynamics,MHD)为基础建立了考虑电极烧蚀影响的低压断路器中电弧的数学模型。在传统的质量、动量和能量守恒方程的基础上增加了铜蒸气的浓度方程,考虑电极烧蚀对气体的热动力学特性和传输系数的影响,针对阴极和阳极不同特点分别建立了电弧与阴极和阳极作用的数学模型。利用基于有限容积法的商业软件对上述模型进行求解,得出灭弧室内温度场、浓度场、气流场、电位场的分布情况。仿真结果表明,由于电极附近"双漩涡"的存在,使得Cu蒸气浓度最大的区域位于弧根后方靠近电极的区域;考虑Cu蒸气影响时计算得到的电弧电压为比未考虑Cu蒸气影响时减小12.3%;考虑Cu蒸气影响所得到的电弧平均运动速度比未考虑Cu蒸气影响时减少21.3%。实验结果验证了仿真模型的合理性。

关键词：电弧等离子体磁流体动力学电极烧蚀电弧仿真

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基于MATLAB的电弧建模仿真及故障分析

高压电器 2011年第9期47卷 95-99,106页

作者：于然付周兴王清亮王松波孙尚斌陈海东西安科技大学电气与控制工程学院西安710054

单相电弧接地故障是中压配电网中的主要故障形式,建立准确的接地电弧模型对于故障分析是十分必要的。文中在MATLAB平台上构建了基于弧隙能量平衡理论的接地电弧模型,通过与实测波形相比较,证明该电弧模型能有效地反映实际接地电弧的特性... 详细信息

单相电弧接地故障是中压配电网中的主要故障形式,建立准确的接地电弧模型对于故障分析是十分必要的。文中在MATLAB平台上构建了基于弧隙能量平衡理论的接地电弧模型,通过与实测波形相比较,证明该电弧模型能有效地反映实际接地电弧的特性,并利用小波变换,提取电弧电压、电流的暂态信息,对故障信号的奇异点进行分析,确定故障时刻。

关键词：故障电弧电弧仿真 MATLAB 小波变换

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电弧仿真收敛性研究

船电技术 2017年第6期37卷 6-8,13页

作者：吴国林张怀亮中国人民解放军91003部队海军装备部装备采购中心

电弧仿真的研究,对于电器开关的发展改进有着重要意义。本文以稳态空气电弧为研究对象,对其中心轴附近近极区域建立了二维轴对称模型,利用MATLAB软件编程,采用局部细化网格的电弧仿真方法,对电弧近极的电位场进行了仿真,给出了一种解决... 详细信息

电弧仿真的研究,对于电器开关的发展改进有着重要意义。本文以稳态空气电弧为研究对象,对其中心轴附近近极区域建立了二维轴对称模型,利用MATLAB软件编程,采用局部细化网格的电弧仿真方法,对电弧近极的电位场进行了仿真,给出了一种解决电弧仿真过程中发散问题的新思路。

关键词：电弧仿真收敛性 MATLAB

基于ATP-EMTP的电弧接地故障的建模及仿真

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电网与清洁能源 2015年第1期31卷 16-21页

作者：王倩谭王景叶赞段建东崔帅帅西安理工大学陕西西安710048

对配网频发的单相电弧接地故障,建立能够正确反映其特征的数学模型是十分必要的。运用弧隙能量平衡理论在ATP-EMTP上建立接地电弧模型,进一步研究了电弧模型中主要参数对电弧特性的影响规律,达到了反映电弧故障物理特性的目的;最后,将... 详细信息

对配网频发的单相电弧接地故障,建立能够正确反映其特征的数学模型是十分必要的。运用弧隙能量平衡理论在ATP-EMTP上建立接地电弧模型,进一步研究了电弧模型中主要参数对电弧特性的影响规律,达到了反映电弧故障物理特性的目的;最后,将此模型应用于某10 k V配网间歇性电弧接地故障,其过电压倍数符合实际情况,验证了模型正确性。

关键词：接地电弧模型电弧仿真间歇性电弧接地故障

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电路三维电弧动态特性仿真分析与测试

电路三维电弧动态特性仿真分析与测试

作者：许雄福州大学

学位级别：硕士

电弧是一团温度极高、发出强光且能够导电的等离子体,广泛存在于电器触头通断过程中,电弧的存在对电器的可靠性和寿命产生重要的影响,特别是对于直流继电器这种小体积电器而言,由于电流没有自然过零点,且未安装额外的灭弧装置,电弧的危... 详细信息

电弧是一团温度极高、发出强光且能够导电的等离子体,广泛存在于电器触头通断过程中,电弧的存在对电器的可靠性和寿命产生重要的影响,特别是对于直流继电器这种小体积电器而言,由于电流没有自然过零点,且未安装额外的灭弧装置,电弧的危害更大。目前对电弧的研究方法主要有仿真和测试两种,数值仿真有助于深入了解电弧的燃弧机理及影响因素,为寻找灭弧措施提供理论指导,而测试则可直观地了解电弧的形态特性,并为数值仿真提供验证手段。本文以直流继电器为研究对象,建立电弧三维磁流体动力学模型,对电弧进行仿真分析,并结合高速摄像机和光学成像系统对电弧进行测试和三维重建。基于三维磁流体动力学理论(MHD),本文建立了直流继电器电弧数值仿真模型,给出了空气等离子体的物理性能参数,确定了直流继电器电弧仿真模型的边界条件。在对电弧等离子体流体场、热场以及电磁场耦合的基础上,对流体力学软件FLUENT进行二次开发,仿真分析了直流继电器电弧在自然空气条件下的稳态特性,对电弧温度场、电场、流体场以及电弧形态特点进行了研究。通过控制变量法,本文分析了电弧等离子体热导率和电导率参数对电弧温度和电压的影响。并在改变气体压强、金属蒸气浓度和触头材料参数的条件下,分析了电弧温度及电压变化情况。利用高速摄像机对直流继电器触头动态过程进行拍摄,通过图像处理得到触头动态特性曲线,结合动网格模型,仿真分析了电弧在触头断开过程中的动态变化。通过实验测试了电弧电压特性曲线,与仿真结果对比,验证了仿真模型的有效性。基于双目视觉原理,本文将高速摄像机与两面成一定角度的平面镜组成虚拟双目视觉测量系统,并采用张正友标定法对该虚拟双目视觉系统进行标定,结合图像采集卡、照明系统、电器固定装置以及电压电流采集设备设计了电器电弧三维测试系统,对直流继电器触头分断过程的电弧图像进行动态采集,并利用Matlab软件对电弧图像进行处理,进而重建直流继电器电弧三维形态。利用尺寸大小已知的圆锥模型对重建方法进行验证,重建结果与实际对比验证了三维重建方法的可行性和准确性。

关键词：电弧仿真直流继电器磁流体动力学图像处理三维重建

重燃过电压下基于Mayr-Cassie模型的电弧仿真分析

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智能电网（汉斯） 2013年第4期3卷 106-110页

作者：陈俊谢林涛钟杰杨帆重庆市电力公司检修分公司重庆重庆大学电气工程学院重庆

过电压下开关柜内电弧仿真对于开关电器设计与改造有重要意义。本文通过EMTDC/PSCAD对变电站投切并联电容器的仿真计算,考虑了不同重燃方式的影响,得到了开关柜内过电压波形。并在MALAB/Simlink建立基于Mayr-Cassie模型的电弧模型,通过... 详细信息

过电压下开关柜内电弧仿真对于开关电器设计与改造有重要意义。本文通过EMTDC/PSCAD对变电站投切并联电容器的仿真计算,考虑了不同重燃方式的影响,得到了开关柜内过电压波形。并在MALAB/Simlink建立基于Mayr-Cassie模型的电弧模型,通过对不同过电压下的电弧模拟仿真。得到了在过电压下电弧的电压、电流曲线。计算结果表明:模型能良好的反应过电压下电弧重燃的外部特性。

关键词：重燃过电压电弧模型电弧仿真电弧外部特性

液态金属故障限流器中镓铟锡电弧特性:数值模型与仿真分析

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电器与能效管理技术 2018年第23期 12-18页

作者：贺开华霍腾宇李佳泽赵鹏吕思雨朱晓楠海军驻湖南地区军事代表室湖南湘潭411101 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049

基于收缩效应的镓铟锡液态金属限流器能够有效地限制系统故障电流。在其限流过程中,镓铟锡金属会受热气化,同时电弧会在该金属气态介质中产生,有必要对该电弧特性进行研究。基于磁流体动力学理论,建立以镓铟锡金属蒸气为介质的镓铟锡金... 详细信息

基于收缩效应的镓铟锡液态金属限流器能够有效地限制系统故障电流。在其限流过程中,镓铟锡金属会受热气化,同时电弧会在该金属气态介质中产生,有必要对该电弧特性进行研究。基于磁流体动力学理论,建立以镓铟锡金属蒸气为介质的镓铟锡金属蒸气电弧模型,对液态金属电弧由完全发展状态直至熄弧的整个收缩过程进行仿真,从而获得电弧收缩过程气流场、压力场、温度场等场量的分布和变化规律,并通过对电弧气流场和温度场的分析,研究电弧对电极的侵蚀原因。这为进一步研究限流器中金属蒸气电弧动态发展的物理过程打下了基础。

关键词：故障限流器镓铟锡液态金属电弧仿真数值模型

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基于MHD的改进型保护间隙快速熄弧仿真

电力自动化设备 2022年第5期42卷 219-224页

作者：胡新宇杨廷方汪新秀宋华伟石发科长沙理工大学电气与信息工程学院湖南长沙410114 国网湖南省电力有限公司电力科学研究院湖南长沙410007 国网湖南省电力有限公司检修公司湖南长沙410004

保护间隙用于防雷保护,虽然结构简单,但其空气间隙往往无法快速将电弧熄灭,进而导致线路的跳闸率升高。针对此问题,提出了在保护间隙旁加装一个拉弧线圈的方法,通过改变间隙的磁场分布,使得电弧所受的电磁力增加,电弧半径变小,从而加快... 详细信息

保护间隙用于防雷保护,虽然结构简单,但其空气间隙往往无法快速将电弧熄灭,进而导致线路的跳闸率升高。针对此问题,提出了在保护间隙旁加装一个拉弧线圈的方法,通过改变间隙的磁场分布,使得电弧所受的电磁力增加,电弧半径变小,从而加快电弧的熄灭。基于COMSOL仿真平台,根据磁流体力学(MHD)理论建立了间隙电弧放电仿真模型。仿真结果表明,改进型保护间隙的电弧偏移量远大于传统保护间隙,电弧最小半径为传统保护间隙的47%。现场实验证明,改进型保护间隙的电弧均能够在5 ms内被熄灭,远小于传统保护间隙熄弧时间,最大只有传统保护间隙熄弧时间的14.1%。

关键词：保护间隙有限元分析磁流体力学电弧仿真电弧偏移

磁流体仿真与正交试验融合设计的灭弧室性能优化方法

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电工技术学报 2022年第20期37卷 5347-5358页

作者：赵杰游颖敏舒亮王景芹张延平上海红檀智能科技有限公司上海201306 温州大学浙江省低压电器工程技术研究中心温州325035 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130

低压断路器开断过程产生的电弧是影响其开断性能的重要因素,研究并优化低压断路器灭弧性能是提高其品质的关键。该文提出一种磁流体仿真与正交试验融合设计的灭弧性能优化新方法。建立了基于磁流体理论的电弧等离子体模型,研究了跑弧道... 详细信息

低压断路器开断过程产生的电弧是影响其开断性能的重要因素,研究并优化低压断路器灭弧性能是提高其品质的关键。该文提出一种磁流体仿真与正交试验融合设计的灭弧性能优化新方法。建立了基于磁流体理论的电弧等离子体模型,研究了跑弧道形状、灭弧栅片数量、横向磁场、灭弧室压力等对灭弧性能的影响,得出优化因素组合及变量范围。在此基础上,建立了多维电弧参量测试系统,将磁流体仿真与正交试验进行融合,分别设计了四因素三水平、四因素四水平正交试验,融合后获得五个因素对灭弧性能影响强弱的排序为:灭弧室压力、横向磁场、跑弧道形状、栅片数及触头材料。最后结果表明,灭弧室压力、横向磁场、跑弧道弧度、触头Agcd比例变大均能减小电弧转移时间,栅片为7片时电弧转移效果最好。

关键词：灭弧室电弧仿真灭弧性能正交试验