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《大连理工大学》 2010年
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SF_6封闭式组合电器气室安全设计研究

刘亚坤  
【摘要】: GIS内部故障电弧会导致壳体熔融甚至烧穿,电弧能量会使SF6气体温度升高从而导致压力升高致使壳体塑性变形甚至爆炸。为了防止这种事故频频发生,气室的安全设计越来越重要。气室的安全设计与故障电弧引起的压力、温度分布有直接的关系。因此对SF6封闭式组合电器各气室因内部电弧引起的压力、温度场研究,成为研究的重点。影响气室内部流场分布情况的主要因素,可概括为:充气压强、电弧大小、气室长径比、气室体积、电弧位置。本文分别针对上述不同因素,建立了不同的简化模型,利用FLUENT做了数值模拟。总结不同因素对气室的压力场、温度场的影响,为工程中SF6封闭式组合电器气室的安全设计提供数值依据。本文的主要工作及结论如下: 1)本文对SF6封闭式组合电器的气室做了相应的模型假设,建立了数值模拟:考虑了洛伦兹力的效应,磁感应强度B通过毕奥·沙伐尔定理求解。电势方程的求解采用UDS,电弧能量采用UDF加源项的方式加入。对能量方程以及动量方程源项的加入,辐射项的处理,物性参数的设置采用了UDF编程的方法,对Fluent软件做了二次开发。采用了k-ε湍流模型,并且在处理湍流模型时,将粘性系数取为层流与湍流之和; 2)分析了气室的充气压强、电弧大小、气室的长径比、气室体积、电弧位置五个因素,对气室内部温度、压力场分布的影响。分别得到了气室壳体最大压强与初始压强、电弧电流及气室长径比的关系式,为气室安全设计提供依据; 3)总结各因素对气室壳体压力场、温度场的影响,得到气室壳体的高压位置只与电弧位置有关,与其他五个因素没有关系。气室壳体的高压区出现在电弧中心处所对应的壳体处,壳体危险位置随着电弧位置的变化,而做了相应的移动。泄压装置应安装在对应电弧的中心处; 4)通过综合分析充气压强、电弧大小、长径比、气室体积,来具体确定某一气室是否安装爆破片。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM595

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