真空 ›› 2026, Vol. 63 ›› Issue (3): 69-75.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2026.03.10
郭溦, 张馨月, 潘丽娟, 侯峰
GUO Wei, ZHANG Xinyue, PAN Lijuan, HOU Feng
摘要: 现有研究大多孤立考虑电场或力场,难以准确表征多物理场耦合作用下的灭弧室动态行为,导致灭弧室开断性能不佳。对此,本文提出了面向智能电网的真空断路器灭弧室多物理场的仿真与设计。基于MaxweⅡ方程构建电场模型,利用高斯电场定律分析电荷与电势关系,并通过法拉第电磁感应定律考量动态过程中的感应电场。依据安培定律计算电磁力,并构建出力场模型,进而建立电场与力场参数的耦合关系方程。建立了电力双向耦合的瞬态仿真模型,突破了传统单一物理场分析的局限。为精确评估灭弧室性能,首次提出了电场均匀性与电磁力稳定性的量化指标,并将断路器的换流回路参数群组设为优化变量,结合电场强度对电场均匀性进行量化,进而通过计算平均电磁力实现电磁力稳定性量化,结合机械应力最小化构建出多目标优化函数。实施电感以及电容约束,并结合非支配排序粒子群(NSPSO)算法进行协同优化,借助非支配排序操作实现换流回路参数群组的更新迭代,最终输出最优的真空断路器灭弧室结构参数方案。结果表明,采用此方法对灭弧室进行仿真与优化设计后,其触头磨损量约为0.6 mm,具备较为理想的开断性能,显著提升了灭弧室在短路开断工况下的电气寿命与运行可靠性。
中图分类号: TP398
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