Experimental Study of the Influence of Gassing Material on Blow Open Force and Arc Motion

The study of arc behavior is important to understand the dynamic phenomena concerning the interruption process in a variety of switching devices. This paper is devoted to investigate the influence of gassing material on blow open force and arc motion. To one double- breaker model, measuring the arc current, voltage and force acting on the moving conductor, the characteristics of the ratio of the emerging blow open force over arc power FB/（ui） could be obtained. With the help of a 2-D optical fiber measurement system, to one arc chamber model, arc motion behavior was measured, too. It is demonstrated that, with the action of gassing material, FB/（ui） will increase 2.5 times, and the arc will enter the splitter plates much easier.

直流接触器触头倒角及中心磁感应强度对电寿命的影响

密封直流接触器开断负载时,灭弧室内触头喷溅不可避免。通过分组试验的方法来验证触头倒角及中心磁感应强度对电寿命的影响。结果表明,增大触头中心磁感应强度,总开断负载的次数会增加,喷溅也会增多,从而导致介质耐电压和绝缘电阻降低;增大触头倒角,喷溅会减少,介质耐电压和绝缘电阻会提高,但总开断负载的次数会减少。

导管全位置脉冲TIG焊电弧磁偏吹现象

在航天运载器管路焊接过程中,常会遇到电弧磁偏吹现象。受零件材料、环境及设备等因素的影响,电弧磁偏吹产生原因往往难以确定,而磁偏吹会使焊接位置偏移带来咬边、未焊透、未熔合等缺陷,严重时将无法施焊,为管路焊缝成形带来困扰。为此分析了运载器磁性零件焊接过程中电弧磁偏吹的产生机理,并为后续库存磁性零件的焊接总结出了抵抗电弧磁偏吹的方法。

考虑过渡函数的电气化铁路弓网离线电弧建模与验证分析

随着列车速度的提高,弓网离线电弧现象频繁发生,对列车的安全运行产生影响。因此有必要研究弓网电弧模型,分析其电气特性。在计及横向吹弧的Habedank电弧模型基础上,以电弧电流作为变量构建了过渡函数,较合理地实现了串联电弧模型的动态电阻分配。在MATLAB/Simulink仿真软件中,通过S-函数的编写实现了电弧模型的仿真,并将对得出的仿真波形与实验波形进行对比分析,验证了所搭建模型合理性。结果表明:列车速度增大,电弧电流不会随之增大,而是基本保持不变,但电弧电压却会随之增大,其中燃弧电压增大程度最大。

多段微孔结构中电弧的磁流体模型及气吹灭弧性能仿真

由于并联间隙自熄弧能力弱,当线路遭受雷击时并联间隙冲击闪络后易出现稳定的工频续流电弧,引起线路频繁跳闸从而限制其应用,因此如何提高并联间隙的自熄弧能力具有重要的研究价值。多段微孔结构具有优异的灭弧性能,将其运用于并联间隙可显著提高并联间隙的自熄弧性能,故基于磁流体动力学(MHD)理论,利用COMSOL Multiphysics软件建立了2维多段微孔结构中电弧的MHD模型,并仿真分析了该结构中电弧的运动特性及该结构的灭弧性能。仿真结果表明:电弧的MHD模型能很好的反映多段微孔气吹灭弧结构中电弧的运动过程;当短路电弧电流幅值分别为1 k A、2 k A、5 k A时,微孔喷口处最大气流速度可分别达到520 m/s、813 m/s、1 027 m/s,即电流越大加热空气效果越显著,空气受热膨胀后气流的运动速度越大;该灭弧结构中气流运动速度达到气吹熄弧要求的时间在1 ms以内。

高速气流环境绝缘子污闪研究

在分析了自然环境直、交流闪络模型基础上,研究了电气化铁路间歇性高速风环境下绝缘子表面闪络的影响因素、高速气流环境、绝缘子表面气压分布不均、周围风速改变;在该环境下污秽、雾、雨将会短时间形成规律性分布,构成导电通道,产生电弧,发生闪络。在干燥状态高速风环境下绝缘子表面产生电荷,不均匀分布电荷引起表面电场畸变,诱发闪络。利用流体力学知识通过分析特定粘度流体一定风速下在绝缘子表面的分布状况,从而分析绝缘子污闪。同时,由于不同速度的列车风导致边界层变化、吹弧作用会对闪络造成不同程度的影响,根据不同速度与闪络电压的关系对闪络模型进行修正。

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

断路器开断过程中的气缸气压会影响对电弧的吹弧效应和过零后介质特性的恢复,因此是影响断路器开断性能的重要参数。为此,以半自能式550kV SF6断路器为研究对象,研究了分闸速度对气缸气压的影响。以热力学第一定律和流体力学为基本原理,建立了计算灭弧室气压特性的数学模型。根据模型计算了最大分闸速度分别为8.0m/s、9.0m/s和9.7m/s时开断定开距短路电流时的灭弧室气压特性,并根据计算结果进一步研究了不同分闸速度下灭弧室的吹弧效应和过零后介质恢复特性,据此分析了断路器的开断性能,提出该550kV半自能式SF6高压断路器最大分闸速度的最优值为9.0m/s。通过仿真断路器开断过程验证了这一结论,为设定半自能式断路器的分闸速度提供了理论基础。

高速气流场下列车弓网电弧动态模型

随着弓网离线率和离线程度的增加,弓网离线电弧现象频繁发生,而弓网离线电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重危害了列车运行安全。因此基于横向吹弧和纵向吹弧理论,研究了高速气流场对弓网电弧耗散功率的影响。考虑弓网电弧的弧柱拉伸、压缩以及强气流吹弧的能量交换,得到弓网电弧在起弧阶段中,电弧单位长度的耗散功率P与车速vc之间为一次函数关系,且弓网电弧在燃弧阶段中,两者为近似一次函数关系。根据能量平衡理论,运用Matlab/Simulink仿真软件,建立了弓网电弧的动态模型,并对比分析了弓网电弧仿真波形与实验波形。结果表明:第1个燃弧周期内起弧电压峰值约为35 V,第2个燃弧周期内起弧电压峰值约为30 V,且起弧阶段均有小燃弧过程;仿真波形与实测波形在整体趋势上较一致,验证了弓网电弧动态模型搭建的合理性。分析结果为研究弓网电弧特性提供了理论基础。

恒定磁场下水中交流电弧放电的特性

为了测量磁偏弧的电压、电流、电子密度及电子温度等参数的特性,搭建了电压电流测量系统,采用不锈钢棒状电极,在其间隙处加以磁感应强度为0、45和100mT的横向磁场,将电压升至约1500V,使电极间形成磁偏弧,测量不同条件下磁偏弧的电压和电流,同时采用光谱法对磁偏弧的光信号进行测量。结果表明:随着横向磁场的增大,电弧电压和电流增加,并在过零点处波形畸变;在光谱扫描特性中,电子激发温度和密度随着外加磁感应强度的增加而减少。以上研究结果为进一步研究水中电弧特性提供了参考。

配电线路气流灭弧防雷保护间隙的研究

为解决架空配电线路的雷击问题,从电弧抑制的基本条件入手,通过理论建模分析与实验相结合的方法,研究具有快速熄灭工频续流电弧能力的新型防雷保护间隙的特性。灭弧试验和MATLAB仿真均表明在高速气体的冲击下,间隙电弧能够被高速气流快速切断而熄灭。因此,可以大幅度减少雷击跳闸率。

基于熄弧倍增原理的配电网单相接地故障处理

为了提高配电网单相接地故障处理的性能,提出一种基于熄弧倍增原理的配电网单相接地故障处理方法,并研制出由控制器、智能消弧柜、中性点接地小电阻及其投切开关组成的单相接地故障综合治理装置。检测到配电网发生单相接地时,智能消弧柜的对应相首先快速合闸接地以转移故障点的电弧,经过适当延时后断开该开关,若电弧不再复燃则完成了瞬时性单相故障的快速处理,若电弧复燃则可判定为永久性单相接地故障,此时投入中性点接地小电阻,达到增大接地点上游零序电流以便于检测的目的,再配合配电自动化系统或零序电流继电保护进行永久性故障处理。采用10 k V真型试验配电网验证了所建议的方法和装置的可行性和有效性,并结合实例对其应用进行了详细说明。

新型灭弧防雷间隙的研究与应用分析

针对配电网架空输电线路的雷击事故,防雷专家参照并联间隙防雷保护原理的"疏导型"思想,研制了气吹灭弧防雷间隙。该间隙在输电线路遭受雷击或绝缘子串工频闪络时,防止绝缘子串遭受工频续流电弧的灼烧;同时能够在电弧击穿间隙后,快速切断工频续流。笔者使用Mayr电弧模型模拟仿真气吹灭弧,结果表明,高速气体对间隙电弧的快速熄灭有明显效果。同时,通过安装气吹灭弧防雷间隙在雷击跳闸率高的输电线路上运行,获取运行数据,进行对比得出安装气吹灭弧防雷间隙后,雷击跳闸率能够大幅度下降。

多断口真空开关不平衡磁场计算与优化

为研究多断口真空开关不平衡磁场分布及影响,首先引入了多断口真空开关磁偏弧的概念,并分析多断口真空开关串联电弧及连接部分对各个断口磁场分布的影响,使其失去对称性,存在不平衡磁场。然后建立了不同布置方式下的双断口真空开关磁场模型,得到了不同布置方式情况下的磁场分布。最后通过双断口真空开关磁场数据与单个真空开关的磁场数据进行矢量计算,得到了双断口真空开关连接布置方式及串联电弧间相互影响引起的不平衡磁场的影响规律。仿真结果表明在双断口真空开关不同布置、不同距离情况下,在电流为10 kA时,不平衡磁感应强度<30 mT,随着距离的增加,不平衡磁感应强度减小,并可知铜屏蔽罩外围进行导磁材料涂层可以有效抑制不平衡磁场。该研究得到了多断口真空开关不平衡磁场的分布及优化措施,为多断口真空开关布置方式及紧凑型优化设计提供了参考依据。

焊接电弧磁偏吹问题的理论解释及解决办法

从电磁学的基本理论出发,剖析了焊接电弧磁偏吹的问题,根据磁偏吹产生的原因,提出工程上解决磁偏吹问题的方法。

长输天然气管道焊口带磁的产生原因及消磁方法

在天然气长输管道停气换管作业中,常常会遇到因管道带磁而无法正常施焊的情况,既影响焊口质量,又耽误施工时间。为此,分析归纳总结出了导致管道焊口带磁的原因:①管道检测工艺的影响;②制管工艺的影响;③环境的影响;④管道安装过程的影响;⑤管内介质的影响。进而分析了管道焊口带磁对管道焊接的影响:根焊时会出现焊接电弧,产生磁偏吹,干扰电弧稳定性,容易产生焊接缺陷。最后从管道消磁的基本理论入手,结合管道消磁工作的实际经验,提出了5种管道消磁方法:①绕线组法;②采用专业消磁设备法;③升温法;④搭桥法;⑤清洗法。研究成果对类似情况有较好的指导作用。

50 t UHP EBT电弧炉用氧模块化控制系统的应用

研发出莱钢 5 0t超高功率电弧炉用氧模块化控制系统。该系统运用模块化与分时段控制技术 ,通过控制各时段供氧量 ,实现了电弧炉内优化供氧 ,使冶炼周期缩短 3min ,吨钢氧耗降低 10m3,金属收得率提高 1.0 %～ 1.5 % ,电极消耗降低 0 .3～ 0 .5kg t的效果。

吹样法中样品蒸发的蒸气压效应

作者根据多年来从事吹样法光谱分析的经验 ,对不同挥发性元素该方法同时具有的高灵敏度 ,提出了理论解释 。

低压电器中气动斥力的实验研究

气动斥力对于低压电器中动触头斥开后的运动状态起着重要作用,影响其性能。该文针对一个双断点模型,通过测量电弧电流、电压和作用在动导电杆上的力,应用三维有限元方法分析回路中的电动斥力,实验研究了3～6kA预期短路电流有效值,2～6mm触头开距情况下气动斥力的特性,以及产气材料和出气口大小对于气动斥力的影响。结果表明:单位电弧功率产生的气动斥力FB/ui是燃弧时间的减函数,与触头的间距关系较小,而且短路电流峰值在4kA以上时特性较为接近,加入产气材料或增大出气口均会增大气动斥力的数值。

三相交流电弧吹样法光谱分析初探

介绍了三相交流电弧吹样法的理论、装置和性能。证明三相电弧对提高吹样法光谱分析的性能很有帮助。

新型喷射气流防雷灭弧间隙的机理研究

为解决输电线路频繁遭受雷害的问题,一种安装于输电线路的新型喷射气流防雷灭弧间隙已开发并成功运用于10kv和35kv线路。采用改进的mayr电弧模型对新型防雷灭弧间隙熄灭单相接地短路电流的灭弧性能进行仿真。运用二维N-S方程和k-ε湍流模型求解喷射气流的速度和范围,以确定mayr模型的耗散系数。通过开断试验确定电弧模型的时间常数。通过对比在小电流灭弧试验中示波器波形和高速摄像机拍摄画面,所描述模型可较好的反映气流对电弧的强烈灭弧作用,证明喷射气流防雷灭弧间隙可快速、强烈灭弧。