为了节省研发成本、提高产品性能,多采用仿真的方法对开关设备优化设计提供指导。电力开关在运行过程中涉及到的均是多物理场现象,因此仿真中采用多物理场耦合计算。介绍一种基于MpCCI软件的多物理场耦合仿真方法,并通过算例详细分析电磁场-温度场-气流场的耦合计算方法,为电力开关中的多物理场耦合计算以及设备的优化设计提供一种指导方法。 GIS为例，基于MpCCI的多物理场耦合仿真方法，对GIS中涉及到的电磁场－温度场－气流场进行耦合计算，得到GIS内部SF6气体温度场和气流场的分布。仿真中在AnsysMultiphysics模块中给内部导体通以2200A的三相电流，先计算得到导体的欧姆热，然后将欧姆热通过数据传输软件MpCCI导入Fluent进行温度场和气流场的耦合计算。XZ截面和XY截面的气流场结果分别如图4、图5所示。导体发热使得SF6气体温度升高，在浮力的作用下向上运动，之后又经钢拉杆和图4XZ截面的气流场结果图5XY截面的气流场结果导体上的出气口流入断路器腔体。在喷气口处流速最大，达到了0．5236m/s。由图4可见，在GIS的顶端和底端均出现了气体环流。在3工位隔离开关和断路器的电接触区域，气体温度相对较高，开关设备多物理场-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港钢管滚圆机滚弧机倒角机其对气体的加热作用最明显;对比气体温度分布和流速分布，二者有良好的一致性。2．2考虑栅片非线性的空气电弧耦合仿真分析在低压断路器开断短路电流的过程中，本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/ 电弧的熄灭主要依靠灭弧室中栅片对电弧的分割，提高电弧电压，同时起到冷却电弧的作用，从而使电弧快速熄灭，断路器完成开断。在电弧运动过程的仿真计算中，铁磁栅片的非线性必须考虑。以往文献采用Fluent一个软件计算时，由于非线性B-H曲线的复杂性，经常在仿真中忽略铁磁栅片的非线性［13-14］。基于MpCCI的多物理场耦合计算方法，在计算电磁场时，利用有限元AnsysEmag软件，可以很方便地对铁磁栅片的非线性B-H曲线进行考虑传输给AnsysEmag求解器，在考虑了铁磁栅片的非线性B-H曲线的情况下求解瞬态电磁场;再通过控制程序利用MpCCI将计算得到的洛伦磁力和焦耳热传递给Fluent软件，分别作为动量源项和能量源项进行温度场和气流场的耦合计算，从而得到电弧的运动过程。图6断路器耦合计算流程框图通过后处理，电弧区域内不同时刻温度场分布如图7所示;不同时刻气流场分布如图8所示。图7电弧区域内不同时刻温度场分布由图7、图8可见，在t=0．315ms时，电弧弧柱拉长，气流从弧根处向栅片流动。t=0．390ms时，由于弧柱头部受到栅片的挤压，电弧弧柱缩短，气流基本垂直于电极。随着电弧的进一步运动，电弧弧柱被栅片继续挤压，而两个弧根在洛伦图8不同时刻气流场分布磁力及气流场的作用下继续向出口处运动，因此弧柱开始弯曲拉长。t=0．755ms时，电弧拉长最长，气流方向基本呈水平。t=0．795ms时，栅片上形成新的弧根，此时电流流通路径有两个:一个是从阳极通过栅片到达阴极;另一个是在栅片外侧弧柱区，两个电流流通路径并联。因此，通过基于MpCCI的多物理场耦合仿真方法可以考虑更多的因素，与真实断路器工作时所涉及的物理过程更加接近，结果更加准确。2．3双断点MCCB的耦合仿真分析在低压断路器仿真中，动触头运动过程对电弧电压有着很大的影响，因此在仿真中不仅要考虑铁磁栅片的非线性，更要考虑动触头的运动过程，文献［15］基于MpCCI的耦合仿真方法在考虑动触头运动过程的基础上，对双断点MCCB的电弧运动过程进行了仿真分析。其耦合仿真流程开关设备多物理场-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港钢管滚圆机滚弧机倒角机本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/