[发明专利]空气放电组分在空气开关柜下的气体扩算仿真方法及系统

说明书

本发明公开了一种空气放电组分在空气开关柜下的气体扩算仿真方法及系统，涉及空气开关柜下的气体扩算仿真领域。该方法包括以下步骤：在FLUENT中建立几何模型；在实验室中模拟典型缺陷的放电，检测空气放电组分的气体种类；根据菲克定律计算空气放电组分的扩散系数；设定入口边界条件、出口边界条件、壁面边界条件、空气开关柜正常工作情况下的条件；采用FLUENT的分离式求解器和耦合式求解器进行计算求解；在几何模型中计算绘制气体在放电气室里的扩散动态云图，分析各检测点气体种类及浓度变化，总结出气体扩散过程进行仿真。本发明能准确仿真空气放电组分在空气开关柜下的气体扩散过程，便于分析开关柜的气体流动特性。

技术领域

本发明涉及空气开关柜下的气体扩算仿真领域，具体是涉及一种空气放电组分在空气开关柜下的气体扩算仿真方法及系统。

背景技术

目前，对于空气开关柜绝缘缺陷下的空气放电分析，主要采用在实验室环境下模拟四种典型绝缘缺陷下空气放电，并分析其分解特性。然而，实验环境与真实环境大不相同，现场空气开关柜大多属于半开放型设备，与外界大气存在一定气体流动，且真实空气开关柜体积较大。当空气开关柜发生故障时，放电使空气分解，放电产生的组分可能会受到空气开关柜与大气之间的气体交换影响，使得空气放电组分不能扩散至检测点，给分析空气开关柜的气体流动特性带来困难。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种空气放电组分在空气开关柜下的气体扩算仿真方法及系统，基于流体力学软件FLUENT，能够准确仿真空气放电组分在空气开关柜下的气体扩散过程，依据扩散选取有效检测点，进行相关空气开关柜的空气扩散过程分析，为分析空气开关柜的气体流动特性提供便利。

本发明提供一种空气放电组分在空气开关柜下的气体扩算仿真方法，包括以下步骤：

S1、在流体力学软件FLUENT中建立几何模型；

S2、在实验室中模拟典型缺陷的放电，空气在局部放电的作用下产生组分，检测空气放电组分的气体种类；空气放电组分在空气开关柜内的流动性通过扩散系数D来表征，扩散系数D是指当浓度梯度为一个单位时，单位时间内通过单位面积的气体量，表示气体的扩散程度；根据菲克定律计算空气放电组分的扩散系数D；

S3、设定入口边界条件、出口边界条件、壁面边界条件、空气开关柜正常工作情况下的条件；

S4、采用流体力学软件FLUENT的分离式求解器和耦合式求解器，进行计算求解；

S5、在几何模型中计算绘制气体在放电气室里的扩散动态云图，分析各检测点气体种类及浓度变化，总结出气体扩散过程，并进行仿真。

在上述技术方案的基础上，步骤S2中，所述空气放电组分的扩散系数D的计算公式如下：

其中：T为热力学温度，单位为K；

P为气体总压强，单位为Pa；

μA、μB分别为气体A、B的分子量；

VA、VB分别为气体A、B在正常沸点时的液态克摩尔容积，单位为cm3/gmol。

在上述技术方案的基础上，步骤S2中，计算多种扩散物质的扩散系数时，先计算两两扩散物质的扩散系数，然后通过矩阵表达形式呈现。