电气工程学报 ›› 2021, Vol. 16 ›› Issue (2): 108-114.doi: 10.11985/2021.02.014

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电极旋转情况下真空电弧阳极熔蚀过程的数值仿真与分析*

马涛1(), 侯磊1(), 许杨勇2(), 祁天星1(), 杨天阔1(), 齐庆峰3(), 刘学识4(), 娄博威4()   

  1. 1.河北省电力有限公司雄安新区供电公司 雄安新区 071000
    2.浙江省电力有限公司检修分公司 杭州 310000
    3.许继集团有限公司 许昌 461000
    4.沈阳工业大学电气工程学院 沈阳 110870
  • 收稿日期:2020-10-10 修回日期:2021-04-12 出版日期:2021-06-25 发布日期:2021-08-05
  • 作者简介:马涛,男,1979年生,工程师。主要研究方向为电气工程及其自动化。E-mail: xa_mat@he.sgcc.com.cn
    侯磊,男,1986年生,男,硕士。主要研究方向为能源互联网、综合能源和智能用电。E-mail: 705608320@qq.com
    许杨勇,男,1980年生,硕士,高级工程师。主要从事超(特)高压输电线路检修运维工作。E-mail: 823802645@qq.com
    祁天星,男,1993年生,硕士。主要研究方向电力系统及其自动化。E-mail: 920519860@qq.com
    杨天阔,男,1991年生,硕士研究生,工程师。主要研究方向为电气工程及其自动化。E-mail: xa_yangtk@he.sgcc.com.cn
    齐庆峰,男,1977年生。主要研究方向为新能源及节能技术。E-mail: qqfboy@126.com
    刘学识,男,1997年生,硕士。主要研究方向为电器智能化。E-mail: 383675768@qq.com
    娄博威,男,1997年生,硕士。主要研究方向为电器电弧理论。E-mail: 806608947@qq.com
  • 基金资助:
    * 国网河北省电力有限公司科技资助项目(kj2019-013-Ⅱ)

Numerical Simulation and Analysis of the Anodic Etching Process of Vacuum Arc under the Condition of Electrode Rotation

MA Tao1(), HOU Lei1(), XU Yangyong2(), QI Tianxing1(), YANG Tiankuo1(), QI Qingfeng3(), LIU Xueshi4(), LOU Bowei4()   

  1. 1. Xiong’an New Area Power Supply Company of Hebei Electric Power Co., Ltd., Xiong’an New Area 071000
    2. Maintenance Branch of Zhejiang Electric Power Co., Ltd., Hangzhou 310000
    3. Xuji Group Co., Ltd., Xuchang 461000
    4. School of Electrical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870
  • Received:2020-10-10 Revised:2021-04-12 Online:2021-06-25 Published:2021-08-05

摘要:

对真空灭弧室中阳极触头的三维几何模型进行建模与分析,为了讨论电极旋转对真空电弧及阳极热过程的影响,建立了数学模型来模拟阳极表面熔化、蒸发时的相变过程,采用多孔介质描述方法以便于对固-液混合区域进行处理。由热过程的数值模拟可知,旋转电极表面温度、熔池面积以及熔池深度与热过程的时间呈正相关;电极转速越快,则阳极表面最高温度以及阳极表面熔池面积越小,阳极表面温度分布更加均匀,以此仿真模型为评估断路器的开断容量提供理论依据。

关键词: 真空电弧, 阳极烧蚀, 表面温度, 仿真研究

Abstract:

A three-dimensional geometric model of anode contact of vacuum circuit breaker is established and analyzed in this paper. To analyze the influence of electrode rotation on vacuum arc and anode thermal process, a physical model of phase transformation process is established for the melting and evaporation of anode surface. The solid-liquid mixing area is treated by the description method of porous media, and the numerical simulation of anode thermal process is carried out, concluding that with the increase of time, the anode surface temperature is increasing, molten pool is developing, molten pool depth is deepening, in addition, with the increase of electrode speed, the highest temperature on the surface of the contact and the size of the molten pool are reducing, and the temperature distribution is more uniform. This simulation model can be an academic foundation to research the breaking capacity of circuit breaker.

Key words: Vacuum arc, anodic ablation, surface temperature, simulation research

中图分类号: