高压SF6断路器多物理参数区域耦合理论与500kV应用研究

本研究论文深入探讨了高压SF6（六氟化硫）断路器（UHV SF6 CB）中的多物理参数领域耦合问题，由曹云东、刘晓明和陈志强（Erzhi Wang）在沈阳工业大学电气工程系合作完成。他们以500kV超高压单断口SF6断路器作为研究焦点，针对该设备在实际运行中的复杂特性，构建了一个包含湍流影响的二维耦合电场/气流模型。 首先，作者们开发了一种综合数学模型，旨在捕捉电场、流场以及ε-k湍流流动之间的相互作用。这种耦合条件的建立对于理解和优化SF6断路器的性能至关重要，因为这些物理参数在开关操作过程中（如开断电流时的绝缘恢复特性DRC）有显著影响。通过数值模拟，研究人员能够分析和预测断路器在不同工况下的气动行为和电气特性变化，从而提升设备的可靠性和安全性。 具体来说，论文关注于以下几个关键方面： 1. 多物理参数耦合：论文的核心内容是研究电场、流场与湍流如何在高压SF6断路器内部交互，这涉及到电磁、气体动力学和热力学等多个领域的融合。 2. 2D耦合模型：采用二维模型简化了计算复杂性，但仍能捕捉到关键物理现象，为实际工程应用提供精确的模拟基础。 3. 500kV单断口断路器研究：以实际的高压断路器为例，研究者通过仿真手段揭示了其在开断过程中电场强度分布、气流流动模式以及绝缘介质的动态响应。 4. 中断过程的可视化：借助数值模拟结果，论文实现了断路器操作过程的可视化，有助于工程师更好地理解设备的工作原理和可能的改进方向。 5. 关键词：文章的关键术语包括“耦合场”、“领域分解”、“数值模拟”和“缓冲断路器”，这些概念贯穿全文，展示了研究的主要技术路线和目标。 这项研究为高压SF6断路器的设计优化提供了重要的理论支持，提升了设备在电力传输网络中的性能和可靠性，对SF6断路器技术的发展具有重要意义。通过这篇首发论文，研究人员向同行展示了他们的创新方法和研究成果，为未来的相关研究奠定了坚实的基础。