[发明专利]采用流注先导理论计算断路器弧后电击穿临界电压的方法

权利要求书

1.一种采用流注先导理论计算断路器弧后电击穿临界电压的方法，其特征在于，包括：

考虑在给定温度和压强范围下不同气体组分，得到真实不同气体的物性参数；

利用数据库生成真实气体模型，建立断路器开断过程中的气体电弧的磁流体动力学仿真模型，计算灭弧室内部弧后某一时刻的温度和压强分布；

通过波尔兹曼方程求解得到电子能量分布函数，确定不同温度和不同压强下不同气体介质的临界击穿场强E_cr,data；

将灭弧室内部弧后某一时刻的温度和压强分布与临界击穿场强，利用线性差值得到某一时刻灭弧室内部临界击穿场强E_cr分布；

结合磁流体动力学仿真模型，计算弧后某一时刻灭弧室内部的静电场分布E_a；

根据灭弧室内部临界击穿场强E_cr和静电场分布E_a，判断灭弧室内部容易发生弧后电击穿部位，选取断路器灭弧室内部动静触头之间的一条或几条路径作为目标路径；

针对不同目标路径，根据流注-先导模型中的流注和先导起始判据，计算断路器弧后电击穿临界电压。

2.根据权利要求1所述的采用流注先导理论计算断路器弧后电击穿临界电压的方法，其特征在于，不同气体包括CO₂、SF₆或C4-PFK及其混合气体。

3.根据权利要求1所述的采用流注先导理论计算断路器弧后电击穿临界电压的方法，其特征在于，真实不同气体的物性参数包括电导率、热导率、粘性系数和扩散系数。

4.根据权利要求1所述的采用流注先导理论计算断路器弧后电击穿临界电压的方法，其特征在于，建立断路器开断过程中的气体电弧的磁流体动力学仿真模型如下：

质量守恒方程：

轴向动量守恒方程：

径向动量守恒方程：

能量守恒方程：

电磁场方程：

式中：z为轴向；r为径向；θ为角向；t为时间/s；ρ为密度；为速度矢量；v’为径向速度；为径向速度矢量；为速度梯度；w为轴向速度；μ_l为层流粘度；μ_t为湍流粘度；q为辐射项；k_l为层流热导率；k_t为湍流热导率；h为焓值；c_p为定压比热；p为气压；λ_l为层流热导率；λ_t为湍流热导率；σ为电导率；E为电场；为电势；B_θ为磁感应强度角向分量；J_z为轴向电流密度；J_r为径向电流密度；μ₀为真空磁导率；H为焓值；为黏性项；为黏性耗散项。

5.根据权利要求4所述的采用流注先导理论计算断路器弧后电击穿临界电压的方法，其特征在于，利用ANSYS Fluent自带的SIMPLE算法，迭代求解灭弧室内部弧后某一时刻的压强和速度分布，将求解得到的结果通过能量守恒方程得到灭弧室内部弧后的温度分布。