[发明专利]一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法

权利要求书

1.一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法，其特征在于，包括：

对高压真空灭弧室进行三维等效建模，得到初始的高压真空灭弧室等效模型；

根据触头结构及合闸应力分析确定触头片接触点数量及位置；

实验测量高压真空灭弧室回路电阻，并计算接触半径；

根据接触点数量、位置及计算得到的接触半径建立导电桥，并由电磁仿真软件计算得到仿真回路电阻；

调整接触半径，以使仿真回路电阻与实验测量结果相吻合，从而获得用于相同结构的高压真空灭弧室接触电阻计算的调整后的导电桥；

基于导电桥调整后的高压真空灭弧室等效模型进行电磁场-热场-气流场双向耦合仿真分析，得到高压真空灭弧室温升分布。

2.根据权利要求1所述的一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法，其特征在于，对高压真空灭弧室进行三维等效建模时，完整保留真空高压触头、导电杆及灭弧室外壳，删除与温升没关系的结构。

3.根据权利要求1所述的一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法，其特征在于，进行应力分析时，静导电杆末端固定，动导电杆末端施加触头终压力，基于应力有限元仿真软件进行应力分析，得到合闸状态下触头片接触面应力集中位置，触头片接触面应力集中位置即触头片接触点位置。

4.根据权利要求1所述的一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法，其特征在于，通过回路电阻仪或电桥法得到合闸状态下的高压真空灭弧室回路电阻。

5.根据权利要求1所述的一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法，其特征在于，计算接触半径r的公式如下：

其中，F为触头接触压力；ζ为触头表面接触情况；H为触头材料布氏硬度。

6.根据权利要求1所述的一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法，其特征在于，在应力分析确定的接触点位置处，根据计算得到的接触半径建立微小圆柱形导电桥。

7.根据权利要求1所述的一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法，其特征在于，基于电磁仿真软件，对建立导电桥后的高压真空灭弧室模型通直流电流，由欧姆损耗除以电流的平方得到仿真回路电阻。

8.根据权利要求1所述的一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法，其特征在于，基于导电桥调整后的高压真空灭弧室等效模型进行电磁场-热场-气流场双向耦合仿真分析，包括：

A1、设置模型初始温度为T0；

A2、由电磁场仿真软件计算得到模型温度T0下的材料电导率g0；

A3、进行电磁场仿真，求取材料电导率g0对应的欧姆损耗；

A4、得到的欧姆损耗作为热流场热源进行热流场仿真，热流场仿真中气体热导率及比热容等参数随温度变化，仿真得到模型温度T1；

A5、判断模型温度T1与模型温度T0的差是否小于预设值，若是，则温度场达到稳定，输出模型温度T1后进入步骤A6，否则，将模型温度T1作为模型温度T0，并返回步骤A2；

A6、模型温度T1减去室温，得到高压真空灭弧室温升分布。

9.根据权利要求8所述的一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法，其特征在于，基于导电桥调整后的高压真空灭弧室等效模型进行电磁场-热场-气流场双向耦合仿真分析时，在热流场仿真中围绕高压真空灭弧室建立空气域，灭弧室与空气域接触边界设为耦合边界条件；若计算设备及时间条件有限，高压真空灭弧室外部不设空气域，其边界采用对流散热或混合散热边界条件。

10.根据权利要求8所述的一种高压真空灭弧室接触电阻及等效热分析方法，其特征在于，基于导电桥调整后的高压真空灭弧室等效模型进行电磁场-热场-气流场双向耦合仿真分析时，高压真空灭弧室内部真空区域不设空气域，真空区域边界设为绝热或仅存在辐射散热的边界条件。