摘要：针对开关电器电弧提出了一种温度测量的方法。采用光学诊断技术,通过光谱理论使用CCD、干涉滤光片和中性滤光片来测量电弧温度。设计了电弧的图象采集实验装置。针对电弧等离子体温度场分析中Abel逆变换的计算,应用图像预处理技术,包括小波变换技术去除图象背景噪声以及采用Sobel算子对图象进行边缘提取,推导了电弧温度检测公式。获得了开关电器电弧的温度分布。为开关电器电弧温度检测提供了一种有效的检测方法。

摘要：随着新能源的大规模并网,电力系统对电网电压的精细化调控需求不断增加,使得有载分接开关的动作更加频繁,其触头电气磨损严重、故障率逐年上升。为探究有载分接开关的开关触头在绝缘油中的电气磨损情况,对有载分接开关滑动过程中所产生的电弧特性展开研究。基于流体动力学理论,建立有载分接开关的电弧等离子体仿真分析模型,仿真得到电弧的温度分布和有载分接开关触头表面温度分布特性,并在实验室搭建了有载分接开关的载流摩擦磨损试验平台,对触头间的电弧仿真模型进行了试验验证。结果表明,在起弧前,触头表面温度随时间慢慢升高,随滑动速度增大而下降;在起弧过程中,电弧温度极速升高,电流的增大,使电弧能量增大,电弧温度和触头表面温度升高;在滑动速度55 mm/s之前,电弧温度随着滑动速度增大而增大,当滑动速度介于55~100 mm/s时,电弧温度呈先下降后上升的趋势,电弧能量在滑动速度为90 mm/s时达到最小,该发现可为触头机构的优化设计提供参考。

摘要：PPCA-TIG焊作为一种高效焊接方法,提高了活性元素在熔池表面的利用率,但对该电弧物理行为的理解仍存在空缺。为阐明PPCA-TIG焊中活性元素在电弧中的分布特征和对电弧物理行为的影响规律,拟采用光谱法,设计电弧空域逐点扫描同步采集系统,使用CaF_(2)、MnCl_(2)两种活性剂,采用Stark谱线法计算电弧电子密度,并对Ca、Mn元素的分布特征进行讨论。结果表明,相同参数下,加入MnCl_(2)和CaF_(2)活性剂后能明显提高整体电弧的电离度和电子密度,在热输入保持不变的情况下,电子密度的提高导致电流密度增加,熔池表面的热量更加集中,从而增加焊缝熔深。

摘要：快速断路器能够显著缩短开断时间,提高系统暂态稳定性,保证电力系统的安全稳定运行。为此提出快速断路器灭弧室结构设计方案,建立磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)电弧数学模型,计算不同燃弧时间的快速断路器开断过程气室压强、喷口气流速度和电弧温度变化趋势,对比分析气压特性、电弧电导、弧后电流等关键开断参量,综合评估快速断路器开断性能,确定样机设计方案。研究结果表明:分闸速度11.7m/s、超程33 mm、充气压强0.65 MPa的灭弧室设计方案,具备7 ms短燃弧、11.5 ms中燃弧和16 ms长燃弧开断能力。样机顺利通过了T100(a)开断试验,短燃弧时间为7.4 ms、中燃弧时间为10.8 ms、长燃弧时间为16.1 ms,验证了仿真计算的有效性。该550 kV快速断路器成功将开断时间缩减至25 ms以内,对提高电网稳定性、可靠性具有重大意义。

摘要：为了进一步深入认识绝缘子污秽闪络过程及机制,设计了电弧等离子体光学诊断实验平台,通过在污秽中掺入了微量锂元素作为示踪元素,并基于染污绝缘表面交流电弧发射光谱测量及特性分析,获得了不同泄漏电流下电弧等离子体的谱线分布和微观参数。利用谱线相对强度法,计算了电弧温度;通过分析钠元素分立谱线Stark半展宽值,获得了电弧通道的电子密度。实验结果表明:随着泄漏电流幅值的增加,局部电弧的温度升高、电子密度并没有显著变化;在临界闪络阶段,电弧等离子体的电子密度骤增;闪络发生时,电弧温度达到7 400 K,电子密度升至7.64×1017cm-3。

摘要：随着列车运行速度的不断提升,弓网电弧发生频率增加,严重威胁列车安全稳定受流。某高原铁路沿线海拔高、气压低,空气分子自由程增大、电子动能增加、击穿电压降低,导致弓网电弧放电特性改变。为进一步研究低气压环境电气化铁路弓网电弧放电特性,基于磁流体动力学理论(MHD)建立低气压环境电气化铁路弓网电弧放电的仿真模型,研究了气压对弓网电弧电压、温度和电流密度的影响,并通过实验进行验证。研究发现:在铜棒作阳极、纯碳滑板作阴极的情况下,随着气压的降低,弓网电弧电压、温度逐渐降低,电流密度逐渐减小;弓网电弧最高温度位于弓网电弧的两极区域,且阳极区温度高于阴极区,弧柱区温度最低;弓网电弧维持能力随气压的降低而增强,即低气压环境弓网电弧拉断更困难,将造成更严重的危害,在高原铁路的建设和运营中应更加予以注意。