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《沈阳工业大学》 2001年
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高压SF_6断路器介质恢复特性的计算与分析

曹云东  
【摘要】:高压SF6断路器介质恢复特性的计算与分析是高压断路器设计和产品开发研究的重要内容。由于介质恢复特性的研究包括断路器电弧模型建立,电场、气流场数值分析等非线性科学和多学科前沿性理论问题,是决定断路器设计水平和能力的主要标志,多年来已成为国内外断路器研究的重点和热点。本文针对SF6断路器介质恢复特性计算与分析的主要问题,进行了深入的理论研究和计算机仿真分析,提出了断路器气流场计算的新方法,进行了断路器多种情况下介质恢复特性计算及分析,形成一整套计算机仿真分析软件,计算结果与实际情况有较好的一致。 本文在阅读国内外大量文献资料的基础上,针对高压SF6断路器介质恢复特性计算存在的问题,主要进行了以下研究工作: 1.SF6气体由于在均匀电场中具有优异的绝缘性能,在高压断路器中得到广泛应用。但其在非均匀场中绝缘能力的显著降低又限制了其使用范围。随着高压断路器电压等级的提高,开断能力增强、体积的小型化,其电场均匀性问题成为制约断路器绝缘性能提高的主要问题。本文在对现代优化方法研究的基础上,改进了禁忌搜索法在连续问题优化设计中存在的不足,并首次引入高压断路器的产品设计中,对500kV单断口SF6断路器屏蔽罩进行结构尺寸的优化设计。实际结果表明,逆问题的求解研究对高压断路器的绝缘设计具有重要实际应用价值和指导意义。 2.断路器的气流场分析是开断特性研究的重要内容,由于SF6断路器气流场是一超音速、有源、有粘、可压缩、变边界、流路复杂的流场求解问题,并且在断路器的开断过程中将产生激波、涡旋等复杂的物理现象。目前所见研究均是在结构尺寸和模型简化处理的基础上进行的,对真正产品的设计缺少实际意义。本文将有限体积法和总变差减小法相结合并加以改进,同时针对SF6断路器流路复杂,难以直接在时空上进行数值处理的难题,提出了区域分解法、边界耦合法、滑移网格生成法及数据时时交换等新方法和技术,形成了一个计算SF6断路器流场的新方法。实际计算结果表明,该方法对灭弧室内涡旋的产生及开断过程气流场的演变等均得到了较好的描述。特别是这一方法对衡量流场计算方法质量的重要指标,激波的扑捉能力方面得到了很好的体现,表明所开发的新方法在SF6灭弧室的流场计算上具有较高的分辨率和计算精度。 3.在电弧模型的研究中,针对电弧与气流场相互作用表现不足的情况,总结国内外的研究成果,提出电弧的能量流二维模型。短路电流开断过程气流场数值仿真结果表明,所建模型较好地反映出由于喷口电弧导致的气流运动堵
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TM561.3

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 王连鹏;王尔智;刘海峰;关盛楠;曹云东;;SF_6断路器空载介质恢复特性数值模拟中的耦合计算方法[J];电工技术学报;2007年06期
2 关盛楠;王尔智;刘海峰;李莉;曹云东;;SF_6高压断路器喷口中的湍流及其对介质恢复特性的影响[J];中国电机工程学报;2007年36期
3 关盛楠;王尔智;刘海峰;王连鹏;李莉;;喷口型面及尺寸对SF_6高压断路器介质强度恢复特性的影响[J];中国电机工程学报;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 曾珊;曹云东;刘晓明;;旋气槽对SF_6断路器灭弧室内气流场的影响研究[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
2 曹云东;曾珊;刘晓明;;新型旋气式SF_6断路器的设想及其对三维气流场特性的影响[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
3 刘晓明;闻福岳;曹云东;;基于多物理场耦合的SF6断路器介质恢复特性数值模拟[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘砚菊;新型旋气吹弧式SF_6断路器喷口及开断能力研究[D];沈阳工业大学;2011年
2 李莉;多重网格法在SF_6高压断路器电场与气流场数值计算中应用的研究[D];沈阳工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 朴文泉;高压SF_6断路器三维MHD电弧特性研究[D];沈阳工业大学;2011年
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6 王舒;高压SF_6断路器灭弧室的喷口优化设计[D];沈阳工业大学;2012年
7 赵云学;800kV超高压SF6断路器绝缘特性计算与喷口研究[D];沈阳工业大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 周国华;肖昌汉;刘胜道;隗燕琳;;一种舰艇磁隐身中磁场推算的新方法[J];兵工学报;2009年07期
9 杨明明;刘大明;刘胜道;连丽婷;;采用边界积分方程和Tikhonov正则化方法延拓潜艇磁场[J];兵工学报;2010年09期
10 吁日新,朱自强;B样条应用于超限插值的网格生成方法[J];北京航空航天大学学报;2003年01期
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5 刘凯礼;李博;雷雨冰;张堃元;;宽高比对二元高超声速进气道性能的影响研究[A];第一届高超声速科技学术会议论文集[C];2008年
6 胡海洋;季辰;刘子强;白鹏;;大展弦比机翼亚声速静气动弹性数值计算研究[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年
7 吕治国;李国君;罗义成;姜华;赵荣娟;;利用EXCEL进行激波管性能计算[A];第十四届全国激波与激波管学术会议论文集(下册)[C];2010年
8 黄建栋;吴颂平;;矢量喷流对无尾三角翼飞机气动特性的影响[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
9 刘明;;导弹飞行过程动力学仿真[A];北京力学会第14届学术年会论文集[C];2008年
10 彭娅玲;张志国;汪礼;戴玛丽;;非稳态NACA翼型绕流兴波的数值模拟研究[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
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1 李润之;点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D];山东科技大学;2010年
2 艾尚茂;管土耦合边界下海底悬跨管道涡激振动研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 邓锐;阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
6 朱蓓蓓;溴化锂水溶液微观特性的分子动力学研究[D];大连海事大学;2010年
7 黄燕;碟形越浪式波能发电装置的水动力性能研究[D];中国海洋大学;2010年
8 张波;重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
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10 欧礼坚;船舶螺旋桨及推进装置故障诊断关键技术研究与应用[D];华南理工大学;2010年
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3 孟凡茂;煤矿主通风巷道中抑制瓦斯爆炸的细水雾两相流场数值分析[D];河南理工大学;2010年
4 苏超;变压吸附管道流体动力学特性研究[D];山东科技大学;2010年
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7 罗富强;扁管管壳式换热器数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢锦睿;吴颂平;;TVD格式与高超音速气动加热数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2007年04期
2 张海波,白春华,丁,郝保田;三维有限体积TVD方法与冲击波的多级扩散研究[J];爆炸与冲击;2000年01期
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5 黄建华;王其平;;气吹式灭弧室喷口中动态气流场的数值计算[J];电工技术学报;1987年03期
6 徐建源;王其平;;气吹电弧介质恢复强度的数值计算[J];电工技术学报;1992年02期
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9 曹云东,王尔智,刘晓明,张志明;Tabu算法的改进及其在压气式SF_6断路器中的应用[J];电工技术学报;2000年04期
10 刘晓明,王尔智,曹云东,洪福贤;采用优化模拟电荷法的三维电场计算[J];电工技术学报;2000年06期
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1 刘伟;徐兵;杨华勇;伍中宇;;超高压断路器液压操动机构分合闸特性研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
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1 曲培斌;[N];国家电网报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 刘晓明;高压SF_6断路器电弧动态数学模型及喷口结构优化设计[D];沈阳工业大学;2003年
2 陶瑞民;SF_6高压断路器灭弧室电场与气流场数值计算的边界元方法的研究[D];沈阳工业大学;2004年
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4 张世荣;热式气体质量流量测量及补偿算法研究[D];华中科技大学;2007年
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5 刘阳;高压断路器喷口结构优化设计的研究[D];沈阳工业大学;2009年
6 罗晓园;灭弧室结构参数对SF_6断路器开断性能影响的研究[D];沈阳工业大学;2009年
7 姜旭;开关电器电弧形成及相关参数的研究[D];沈阳工业大学;2009年
【二级引证文献】
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1 金立军;王珂;刘坚钢;闫书佳;张勇;;高压断路器辅助开关分断能力研究及结构优化设计[J];电工电能新技术;2011年04期
2 王尔智;刘晓明;曹云东;;考虑湍流影响的高压SF_6断路器喷口优化设计[J];电工技术学报;2009年06期
3 邵先军;张冠军;李娅西;张增辉;詹江杨;;大气氛围中氩气等离子体射流的数值模拟[J];高电压技术;2011年07期
4 刘晓明;朴文泉;曹云东;冷雪;;喷口结构对超高压SF_6断路器压力特性的影响[J];高电压技术;2011年12期
5 金立军;董骁;闫书佳;李水清;;喷口结构对半自能式SF_6断路器最短燃弧时间的影响[J];高压电器;2013年03期
6 孔维贞;方江;;145kV SF_6气体绝缘复合套管的小型化研究与设计[J];高压电器;2013年03期
7 金立军;董骁;闫书佳;李水清;陈洁;;基于灭弧室气压特性对半自能式SF_6断路器分闸速度的优化[J];高电压技术;2013年04期
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9 姜旭;李兴文;贾申利;苏娜;;压力比对高压SF_6断路器喷口中冷态气流场影响的研究[J];西安交通大学学报;2012年06期
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中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 贾茹;高压套管绝缘设计与性能分析[D];沈阳工业大学;2011年
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4 刘仁磊;压气式断路器气流运动检测[D];沈阳工业大学;2012年
5 赵兴海;高压SF_6断路器介质恢复特性的数值计算[D];沈阳工业大学;2012年
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中国期刊全文数据库 前10条
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8 胡万平,王其平,施文耀,郑庆欣,张安平;ELFSL4-2型断路器灭弧室气流场分布计算及分析[J];高压电器;1992年05期
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【相似文献】
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1 刘晓明,王尔智,曹云东,徐东阳;并联电容器组对高压SF_6断路器内部电场分布的影响[J];电网技术;2000年08期
2 刘亚芳,王其平;压气式SF_6断路器触头间电场的计算分析[J];高压电器;1991年02期
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6 祝世武;LW6—63、110型SF_6断路器的一次接线方式[J];高压电器;1991年01期
7 王黛;我国第一台单断口、40kA、220kVSF_6断路器通过两部鉴定[J];高压电器;1987年04期
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10 Jakob ,Schade ,Schaumann ,廖青锋;利用电弧自身能量灭弧的新型SF_6断路器[J];高压电器;1978年01期
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5 刘晓明;高压SF_6断路器电弧动态数学模型及喷口结构优化设计[D];沈阳工业大学;2003年
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1 刘锐;SF_6高压断路器灭弧室内电场与气流场的有限体积法的研究[D];沈阳工业大学;2006年
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4 王程;252kV自能式SF_6断路器开断性能计算与分析[D];沈阳工业大学;2005年
5 南小妮;螺旋槽气体端面密封的三维稳态数值分析[D];北京化工大学;2005年
6 张辉辉;有限体积法在分期导流束窄河道流场二维数值模拟中的应用研究[D];武汉大学;2005年
7 鲍远林;有限体积流矢量分裂法在洪水演进中的应用[D];华中科技大学;2005年
8 周虹;800kV SF_6断路器开断过程计算与分析[D];沈阳工业大学;2006年
9 陈丕翔;基于有限体积法的二维水流水质模拟[D];河海大学;2007年
10 林迪洋;湛江湾填海工程的水动力条件影响及泥沙冲淤预测[D];中国海洋大学;2005年
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