SF6高压断路器动力学仿真研究

SF6高压断路器是输变电系统中关键的控制和保护设备,主要由灭弧室与操动机构两个重要部分组成,操动机构驱动灭弧室进行开合操作。为获得二者间的动力学特性,以压气式SF6断路器为研究对象,依据能量守恒定律建立了灭弧室与弹簧操动机构的动力学数学模型。通过研究压气室压力与缓冲阻力的数学模型,并运用ADAMS与Matlab联合仿真建立了断路器虚拟样机模型,实现了断路器行程曲线的仿真计算、零部件的动态受力分析及结构优化设计,通过与断路器实测机械行程曲线的对比,证明了仿真方法的准确性。

高压自能式SF_(6)断路器空载分闸过程中阀运动特性的仿真分析

高压自能式SF_(6)断路器单向阀、回气阀和泄压阀的运动特性对灭弧室气流场计算结果的准确性具有重要影响。基于3个阀片实际的运动规律,运用牛顿第二定律,建立阀片运动的数学模型,并结合真实气体物性参数,对自能式SF_(6)断路器灭弧室冷态气流场进行仿真,准确获得了3个阀片的运动特性,同时分析了3个阀片的受力特性及阀片周围的压力分布。研究表明,空载情况下,单向阀将对拉杆产生相对运动,这是引起单向阀由闭合到开启状态变化的主要原因,而回气阀移动的主要原因是压气室压力的建立,泄压阀的开启时刻与位移取决于压气室压力与弹簧力值的大小。另外,单向阀与回气阀闭合或开启状态的转换伴随着阀片两侧受力的波动,而泄压阀的开启峰值要晚于压气室压力峰值。

自能式SF_(6)断路器开断过程中阀连续运动特性的仿真分析

自能式SF_(6)断路器单向阀、回气阀和泄压阀的运动与气流场之间存在着复杂的相互作用。基于3个阀的实际运动规律,利用牛顿第二定律,建立阀连续运动的数学模型,同时基于二维轴对称电弧磁流体动力学(MHD)模型并结合真实气体物性参数,对自能式SF_(6)断路器在大电流燃弧阶段的气流场及阀的连续运动进行仿真分析。研究表明:电弧燃烧产生的热气回流是热膨胀室内产生高压和单向阀关闭的主要原因;不同监测点上气体压力变化与燃弧电流、静弧触头位置和阀所处状态密切相关;单向阀的动作受燃弧电流和热膨胀室压力大小影响,动作结束时刻其两侧受力会出现波动;回气阀在燃弧阶段始终处于闭合状态;泄压阀的开启动作与单向阀状态、压气室压力和弹簧力值有很大关系,泄压阀的开启会影响阀周围气流场的分布,致使阀两侧受力与运动出现波动。