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1、沈阳工业大学硕士学位论文高压断路器模型机灭弧系统参数设计及气流特性分析ParameterDesignofHighVoltageCircuitBreakerModelMachineArc-quenchingSystemandFlowAnalysis作者：罗洪涛单位：电气工程学院指导教师：刘晓明教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年03月01日学位授予单位：沈阳工业大学摘要断路器作为能源互联网中重要的开关设备，是互联互通全网路中安全可靠稳定高效运行的卫士。本文结合经验公式及数值仿真进行高压SF6
2、断路器模型机设计，基于国家标准（GB）以及断路器灭弧室设计指标参数，给出能量分离喷口设计方案。根据GB标准中断路器开断性能、绝缘能力及产品安全特性要求，进行灭弧室内部组件、壳体与本体密封结构参数设计。采用数值求解手段对模型机进行物理场域数值仿真，并对仿真计算结果进行定量分析，论文主要研究内容如下：断路器模型机灭弧系统结构参数及壳体与密封件参数设计。包括：静触头、喷口型面、压气缸、壳体、静密封密封圈、静密封密封槽型与动密封结构参数设计，自力型动触头、动触导气通道、压气缸支撑筒、静侧屏蔽罩与动侧屏蔽罩结构参数设计。此外，设计过程
3、中对断路器用并联电容器、合闸电阻与吸附剂的选择进行了分析；设计了平均分闸速度、触头开距与行程。基于能量分离原理的252kVSF6断路器喷口结构设计。采用有限体积法对能量分离喷口结构模型进行气流场数值仿真。结果表明，能量分离喷口使得开断过程中在动静触头刚分处前，压强虽呈上升趋势但上升速率缓慢，气流速度变化平缓；在动静触头刚分后，压强继续上升且上升速率增快，气流速度开始下降且下降速率大。此外，基于拉法尔定理等准则得到不同下游仰角喷口结构模型并采用有限体积法进行灭弧系统气流场数值仿真。结果表明，沿着由喷口上游到下游方向上，压力差、
4、密度、温度逐渐减小，在喉部与下游交界处为最小值，然后沿着下游方向，逐渐增大；速度逐渐增大，在喉部与下游交界处为最大值，然后沿着下游方向，逐渐减小。并且，下游仰角余切值为6的喷口比下游仰角余切值为4的喷口的压力差、密度温度与速度分布变化更加平缓。关键词：高压SF6断路器，灭弧室，断口，喷口，能量分离IAbstractAstheimportantswitchingequipmentintheenergyinternet,circuitbreakeristhedefenderofthesafety,reliability,stab
5、ilityandefficiencyofthepowersystem.Combiningtheempiricalformulaandnumericalsimulation,thehighvoltageSF6arcquenchingchambermodelisproposed.BasedontheGBstandardandthecorrespondingdesignparameters,theenergyseparationnozzlecontourisdesigned.Basedontheinterruptingperfor
6、mance,insulationandsafetycharacteristicsofthecircuitbreakersinGBstandard,themainpartsofthearc-quenchingchamber,shellstructureandsealstructuralparameterincircuitbreakeraredesigned.Moreover,thenumericalanalysesofthemodelhavebeenobtained.Themainworksofthisthesisisasfo
7、llows:Thearcextinguishingsystem,theparametersofhousingandthesealinthemodelcircuitbreakeraredisigned.Itcoversthedesignofstructureparametersofthestaticcontact,thenozzle,thepressurecylinder,theshell,thestaticsealring,thestaticsealgroovedimensionsandsizeofthedynamicsea
8、l,andthedesignandcalculationofstructureparametersoftheself-typemovingcontact,theairguidechannelofmovingcontact,thesupporttubeofpressurecylinder,t
