SF6断路器弧前因素对电弧形成过程的影响研究

doi:10.11985/2018.12.003

电气工程学报 ›› 2018, Vol. 13 ›› Issue (12): 14-18.doi: 10.11985/2018.12.003

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SF₆断路器弧前因素对电弧形成过程的影响研究

李静¹,王奥飞¹,樊小敏²,陈洋¹

^1. 沈阳工业大学电气工程学院沈阳 110870
^2. 华仪电气股份有限公司乐清 325600

收稿日期:2018-06-24 出版日期:2018-12-31 发布日期:2020-01-02
作者简介:李静女 1977年生,博士,讲师,研究方向为电器及其控制。|王奥飞男 1992年生,硕士研究生,研究方向为电机与电器。
基金资助:
国家自然科学基金(51407120);辽宁省教育厅一般项目(2016029)

Study on the Influence of Arc Before Factors on the Arc Forming Process of SF₆ Circuit Breaker

Li Jing¹,Wang Aofei¹,Fan Xiaomin²,Chen Yang¹

^1. Shenyang University of Technology Shenyang 110870 China
^2. Huayi Electric Co. Ltd. Yueqing 325600 China

Received:2018-06-24 Online:2018-12-31 Published:2020-01-02

摘要/Abstract

摘要：

本文以实际SF₆断路器灭弧室结构为计算模型,采用气体动力学方程,从微观角度出发,考虑粒子间的碰撞反应,探求液态金属桥断裂后稳态电弧生成前、触头开距为3mm时,电弧等离子体粒子群的产生、发展及演变规律,分析研究了不同开断电流导致的金属蒸气含量变化对电弧弧前过程中等离子体微观参数的影响;同时研究了不同电极材料造成的二次电子发射系数差异对SF₆电弧弧前过程的影响。仿真为稳态电弧研究提供基础理论数据,对于高压开关设备的开发研制具有一定意义。

关键词: SF₆断路器, 电弧, 微观, 弧前过程

Abstract:

An actual SF₆ circuit breaker chamber is adopted as the model in this paper. By gas dynamic equations and collisions between charged particles, the generation, development and variation processes of arc plasma at the break of 3mm are studied from a microscopic view before the breaking of liquid metal bridge and stable arc formation. Effects of the content of metal vapor produced by high breaking current and secondary electron emission coefficient produced by different electrode materials on the microscopic parameters of arc plasma in arc before process are studied here. This simulation can provide the basic theory data for the steady-state arc research, and has certain significance for the development of high voltage switchgear.

Key words: SF₆ circuit breaker, arc, microscopic, arc before process

中图分类号:

TM561.3

李静,王奥飞,樊小敏,陈洋. SF₆断路器弧前因素对电弧形成过程的影响研究[J]. 电气工程学报, 2018, 13(12): 14-18.

Li Jing,Wang Aofei,Fan Xiaomin,Chen Yang. Study on the Influence of Arc Before Factors on the Arc Forming Process of SF₆ Circuit Breaker[J]. Journal of Electrical Engineering, 2018, 13(12): 14-18.

图/表 9

图1

图2

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图5

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参考文献 7

[1]	舒印彪, 汤涌, 孙华东 . 电力系统安全稳定标准研究[J]. 国电机工程学报, 2013,33(25):1-8.
	Shu Yinbiao, Tang Yong, Sun Huadong , et al. Research on power system security and stability standards[J].Proceedings of the CSEE, 2013,33(25):1-8.
[2]	刘晓明 . 高压SF₆断路器电弧动态数学模型及喷口结构优化设计[D]. 沈阳:沈阳工业大学, 2003.
[3]	刘定新, 李艳培, 荣命哲 , 等. 金属相气相分断电弧状态转换机理的研究[J]. 低压电器, 2005(3):3-6.
	Liu Dingxin, Li Yanpei, Rong Mingzhe , et al. Study on the mechanism of arc transition from metallic phase to gaseous phase[J]. Low Voltage Apparatus, 2005(3):3-6.
[4]	Brand K P, Kopainsky J . Particle densities in a decaying SF₆ plasm[J]. Applied Physics, 1978,16(4):425-432. doi: 10.1007/BF00885870
[5]	Bartl J . Thermodynamical properties of the plasma SF₆ in the temperature range from 230 to 20 000K and pressures from 0.1 to 1.0 MPa[J]. Acta Technica CSAV, 1980,25(1):33-49.
[6]	Chervy B, Gleizes A, Razafinimanana M . Thermodynamic properties and transport coefficients in SF6 -Cu mixtures attemperatures of 300-30 000 K and pressures of 0. 1-1 MPa[J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 1994,27(6):1193-1206. doi: 10.1088/0022-3727/27/6/017
[7]	李静, 杨光, 曹云东 , 等. 低压断路器触头电弧非平衡态燃弧过程分析[J]. 电器与能效管理技术, 2016(15):7-12.
	Li Jing, Yang Guang, Cao Yundong , et al. Analysis of low voltage air switch arc non-equilibrium arcing process[J]. Electrical & Energy Management Technology, 2016(15):7-12.

序号	方程	粘附系数
1	吸附	e + SF₆=> SF₅-
2	吸附	e + SF₆=> SF₆-
3	吸附	e + SF₆=> SF₆-
4	激发	e + SF₆=> e + SF₆s
5	伪弹性	e + SF₆s => e + SF₆
6	激发	e + SF₆=> e + SF₆s
7	伪弹性	e + SF₆s => e +SF₆
8	激发	e + SF₆=> e + SF₆s
9	伪弹性	e + SF₆s => e + SF₆
10	激发	e + SF₆=> e + SF₆s
11	伪弹性	e + SF₆s => e + SF₆
12	激发	e + SF₆=> e + SF₆s
13	伪弹性	e + SF₆s => e + SF₆
14	电离	e + SF₆ => 2e + SF₆+

[1]	于明润, 赵洪运, 蒋智华, 周利, 黄永宪, 宋晓国. 铝/黄铜异种金属搅拌摩擦焊搭接接头显微组织与力学性能[J]. 机械工程学报, 2019, 55(6): 39-45.
[2]	李渊博, 杨涛, 郑韶先, 赵锡龙. 绝缘固壁约束片状偏钨极电弧载流区温度的静电探针差动分析[J]. 机械工程学报, 2019, 55(4): 60-66.
[3]	秦瑶,李忠华,孙云龙. 纳米炭黑/XLPE复合绝缘热老化特性试验研究 ^*[J]. 电气工程学报, 2019, 14(3): 33-40.
[4]	翁军华,张剑锐,李达,郑海兴. 光伏系统直流电弧故障检测的抗干扰技术综述[J]. 电气工程学报, 2019, 14(3): 9-15.
[5]	余剑武, 何利华, 尚振涛, 罗红, 梁七华. 小直径青铜结合剂微粉砂轮的电火花精密修整实验研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(3): 199-207.
[6]	罗怡, 朱亮, 韩静韬, 许洁, 张成洋. 电弧填丝增材制造过程熔滴射滴过渡特征及其对熔滴沉积成形的影响[J]. 机械工程学报, 2019, 55(3): 219-225.
[7]	任雪娇,刘瑞芳,王芹芹. 轴电流问题中轴承模型的探究及等效电阻计算 ^*[J]. 电气工程学报, 2019, 14(2): 1-6.
[8]	黄华贵, 赵阳, 王超, 燕猛. 界面涂层对厚规格热轧钢/铝复合板界面结构与力学性能的影响[J]. 机械工程学报, 2019, 55(14): 30-36.
[9]	范永升, 黄渭清, 杨晓光, 石多奇. 某型航空发动机涡轮叶片服役微观损伤研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(13): 122-128.
[10]	张勃洋, 李硕, 张清东, 刘吉阳, 张立元. 不锈钢/碳钢热静压复合中表面形貌对界面变形及复合质量的影响[J]. 机械工程学报, 2019, 55(10): 62-69.
[11]	李国明. 大电流真空电弧阳极熔蚀过程的数值仿真与分析[J]. 电气工程学报, 2019, 14(1): 41-45.
[12]	王罡, 任珂, 胡毅森, 叶茂, 王淑青, 融亦鸣. 基于微观组织特征的航天铝铜合金力学行为研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(9): 77-85.
[13]	李能, 熊华平, 秦仁耀, 刘伟, 黄帅, 高超. 原位反应制备Ti₂AlNb/TiC+Ti₃SiC₂梯度材料的激光熔覆组织及成形机理[J]. 机械工程学报, 2018, 54(8): 144-150.
[14]	赵红星, 王国庆, 宋建岭, 刘宪力, 周政, 杨春利. 氦弧与氩弧电弧特性对比研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(8): 137-143.
[15]	徐连勇, 张舒婷, 荆洪阳, 韩永典. Ag-GNSs/SnAgCu钎料纳米压痕变形行为研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(8): 151-156.

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