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1、Vol.37No.72017.7船电技术
2、应用研究混合型开关空气电弧电极瞬态温度场计算吴国林1，张怀亮2（1.中国人民解放军91003部队，海南三亚572000;2.海军装备部装备采购中心,北京170001）摘要：通过解决能流密度的时变加载问题，建立了非流动电弧作用下的电极瞬态温度场数学模型，并对不同能流密度作用下电极的瞬态温度场进行了数值计算。通过数值计算获得了阳极温度沿径向、轴向的变化过程。数值分析表明：当施加能流密度区域的半径较大时，中心轴附近在径向上的温度变化很小；燃弧期间，在电极表面刚超出能流密度施加半径的区域，在径向上会发生温度的骤减；燃
3、弧期间，电极温度沿轴向的下降十分明显；电流过零后，近极区温度迅速下降，并且下降趋势不断减缓。仿真结果与实验结果吻合较好。关键词：混合型开关空气电弧瞬态温度场时变能流密度中图分类号：TM564文献标识码：A文章编号：1003-4862（2017）07-0023-05CalculationofElectrodeTransientTemperatureFieldforHybridSwitchWuGuolin1,ZhangHuailiang2(1.TheUnit91003ofPLA,Sanya572000,Hainan,China;2.Procurement
4、CenteroftheNavalEquipmentDepartment，Beijing100073,China)Abstract:Bysolvingproblemsofthetime-varyingforheatfluxdensity,thispapercreatesamathematicalmodeloftheelectrodetransienttemperaturefieldundernon-currentarc,andthenumericalcalculationofelectrodetransienttemperaturefieldunder
5、differentheatfluxdensitiesiscarriedout.Theelectrodetemperaturedistributionwithradialandaxialdirectionsisobtained.Numericalanalysisshowsthat:whenappliedheatfluxdensityreachestoalargeregion,thetemperaturechangesintheradialdirection;duringarcing,fortheareajustbeyondtheheatfluxdens
6、ity,thetemperaturedecreasessuddenlyintheradialdirection;near-polarzonetemperaturedecreasesrapidly,andthedeclinecontinuestoslow,whencurrentcrosseszero.Thesimulationandexperimentalresultsmatchverywell.Keywords:hybridswitch;airarc;transienttemperaturefield;time-varyingheatfluxdens
7、ity其中，电极瞬态温度场是空气电弧作用的重要表0引言征。对电极瞬态温度场的深入研究，有利于理解随着电网中故障短路电流水平的不断提高空气电弧的内部机理。[1-3]，混合型开关凭借其可靠性高、限流能力显著目前，国内外研究者主要采用磁流体动力学和分断速度快等优点[4-7]，应用越来越广泛[8-10]。(MHD)来建立电弧仿真模型。英国利物浦大学混合型开关在分断短路电流时，会在分断的通流MTCFang[12,13]教授对轴对称SF6喷口建立了柱体之间的空气介质中产生电弧[11]，混合型开关MHD模型，并对其湍流模型进行了详细的研究，的广泛应用也使得空气电弧
8、的研究越来越重要。做了大量的分析讨论。荷兰MerckW.F.H[14]运用二维动态MHD方程组计算了一个限流断路器的收稿日期：2017-03-15电弧停滞过程，模型中在磁流体质量、动量和能作者简介：吴国林(1990-)，男，硕士。研究方向：电力量守恒方程式基础上，结合描述气体组分游离与系统保护。复合过程的热化学模型，借组这一模型可以分析23船电技术
9、应用研究Vol.37No.72017.7停滞时期灭弧室内的电弧等离子体微观参数，计出热量也会导致焓的改变。物质的焓可用下式表算结果与试验结果相当符合。王立军、贾申利等示：以离子与电子的双流体模型以及麦克斯
10、韦方程为H=h=ΔH(1)基础推导得到了真空电弧的磁流体动力学模型其中：[15]。Th=h=cdT(2)re
