本書提出基于電弧能量熱等效的開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧壓力升計算方法，開展不同間隙距離、不同短路電流下封閉容器內(nèi)部間隙的短路燃弧試驗，獲得封閉容器內(nèi)部壓力升與熱轉(zhuǎn)換系數(shù)kp的變化規(guī)律，驗證計算方法的可行性。結(jié)合7.2kV空氣絕緣高壓開關(guān)柜內(nèi)部三相短路燃弧試驗參數(shù)，分別對電纜室、斷路器室和母線室發(fā)生內(nèi)部短路燃弧時的壓力升分布規(guī)律進(jìn)行研究，分析不同的泄壓蓋開啟條件下泄壓通道的泄壓效率，獲得了泄壓蓋的安全開啟角度。針對現(xiàn)有開關(guān)柜泄壓蓋開啟壓力較大、泄壓通道對高壓高溫氣流缺乏有效引導(dǎo)等問題，提出并柜條件下泄壓通道改進(jìn)設(shè)計方案并對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)了泄壓通道與柜門的最優(yōu)壓力配合。為減少開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧產(chǎn)生的高溫高壓氣流對周圍設(shè)備、建筑物和工作人員的影響，提出基于金屬網(wǎng)格能量吸收器的熱-力效應(yīng)防護(hù)方法，分析泄壓口附近安裝金屬網(wǎng)格能量吸收器時對氣流溫度和速度的減弱效果，并分析金屬網(wǎng)格能量吸收器參數(shù)對防護(hù)效果的影響。

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1992/09 - 1995/12，華中理工大學(xué)，電力工程系，博士 1990/09 - 1992/06，華中理工大學(xué)，電力工程系，碩士 1986/09 - 1990/06，華中理工大學(xué)，電力工程系，本科2000/08 - 至今，武漢大學(xué)，電氣工程學(xué)院，教授 2000/01 - 2000/07，武漢水利電力大學(xué)，電力工程系，教授 1998/01 - 1999/12，武漢水利電力大學(xué)，電力工程系，副教授 1996/01 - 1997/12，武漢水利電力大學(xué)，電力工程系，博士后研究人員“電磁多物理場分析關(guān)鍵技術(shù)及其在電工裝備虛擬設(shè)計與狀態(tài)評估的應(yīng)用”獲2017年湖北省科技進(jìn)步一等獎（本人排名第一）武漢大學(xué)“珞珈特聘教授”，IEEE會員，中國電機(jī)工程學(xué)會輸電線路專業(yè)委員會委員，湖北省電工技術(shù)學(xué)會副理事長，湖北省電機(jī)工程學(xué)會直流輸電專委會副理事長

目錄
第1章 緒論/1
1.1 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧的破壞效應(yīng)/2
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀/4
1.2.1 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧壓力升計算方法/4
1.2.2 電弧能量模型研究/6
1.2.3 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧壓力升試驗與仿真研究/8
1.2.4 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧壓力效應(yīng)抑制措施研究/13
1.3 本書主要內(nèi)容安排/14
第2章 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧壓力升計算模型/16
2.1 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧特性分析/17
2.1.1 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧熱-力效應(yīng)/17
2.1.2 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧能量平衡機(jī)制/19
2.2 基于電弧能量熱等效的壓力升計算模型/21
2.2.1 多物理場控制方程/21
2.2.2 湍流模型/25
2.2.3 理想氣體模型/26
2.2.4 多物理場耦合求解方法/28
2.2.5 計算模型的實現(xiàn)流程/30
2.3 短路燃弧爆炸沖擊波相關(guān)理論/31
2.3.1 一維等熵流動基本方程/32
2.3.2 弱擾動波過程/33
2.3.3 強擾動波過程/35
2.3.4 壁面對沖擊波的反射作用/37
2.4 本章小結(jié)/39
第3章 封閉容器內(nèi)部短路燃弧試驗及熱轉(zhuǎn)換系數(shù)計算/40
3.1 封閉容器內(nèi)部短路燃弧試驗平臺及方法/41
3.1.1 試驗回路及封閉容器/41
3.1.2 測量設(shè)備/43
3.1.3 試驗方法與步驟/45
3.2 封閉容器內(nèi)部短路燃弧特性分析/46
3.2.1 電弧的燃燒特性/46
3.2.2 弧壓隨電流的變化規(guī)律/47
3.2.3 弧壓的影響因素分析/49
3.3 封閉容器內(nèi)部壓強變化規(guī)律分析/51
3.3.1 壓強隨燃弧時間的變化/51
3.3.2 壓強波形的頻譜特性分析/52
3.3.3 壓強隨電弧功率的變化/53
3.3.4 壓強隨電弧能量的變化/54
3.4 封閉容器內(nèi)部壓力升計算/55
3.4.1 計算方法驗證/55
3.4.2 電弧尺寸的影響/56
3.5 kp計算方法及變化規(guī)律/57
3.5.1 kp計算方法/57
3.5.2 kp變化規(guī)律/58
3.6 本章小結(jié)/61
第4章 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧試驗及模型簡化方法/62
4.1 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧試驗/63
4.1.1 開關(guān)柜模型介紹/63
4.1.2 試驗參數(shù)及布置/65
4.1.3 短路功率計算/67
4.2 開關(guān)柜模型簡化/72
4.2.1 模型簡化方法/72
4.2.2 簡化模型/74
4.3 不同簡化模型內(nèi)部短路燃弧壓力升對比/76
4.3.1 網(wǎng)格劃分方法/76
4.3.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證/81
4.3.3 時間步長對計算結(jié)果的影響/83
4.3.4 不同簡化模型計算結(jié)果對比/85
4.4 本章小結(jié)/89
第5章 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧壓力升分布計算/91
5.1 封閉條件下柜體內(nèi)部壓力升分布計算/92
5.1.1 電纜室內(nèi)部壓力升分布計算/93
5.1.2 斷路器室內(nèi)部壓力升分布計算/95
5.1.3 母線室內(nèi)部壓力升分布計算/97
5.1.4 開關(guān)柜內(nèi)部短路燃弧沖擊特性分析/99
5.2 開關(guān)柜泄壓蓋和柜門動力學(xué)分析/105
5.2.1 開關(guān)柜泄壓通道介紹/105
5.2.2 泄壓蓋開啟壓力閾值計算/106
5.2.3 柜門和隔板耐壓強度計算/112
5.3 泄壓蓋開啟時柜門和隔板壓力計算/116
5.3.1 泄壓效率的定義/116
5.3.2 電纜室柜門壓力計算/116
5.3.3 斷路器室柜門壓力計算/117
5.3.4 母線室隔板壓力計算/118
5.4 本章小結(jié)/119
第6章 開關(guān)柜泄壓通道優(yōu)化設(shè)計/120
6.1 開關(guān)柜泄壓通道改進(jìn)設(shè)計方法/121
6.1.1 現(xiàn)有泄壓通道的不足/121
6.1.2 泄壓通道改進(jìn)設(shè)計方案/122
6.2 考慮泄壓口的壓力升SCM/124
6.2.1 可壓縮氣體的伯努利方程/124
6.2.2 考慮泄壓口的SCM推導(dǎo)/126
6.2.3 計算方法與流程/129
6.2.4 SCM與CFD法計算結(jié)果對比/130
6.3 基于NSGA-II的改進(jìn)泄壓通道參數(shù)優(yōu)化設(shè)計/131
6.3.1 NSGA-II相關(guān)理論/131
6.3.2 改進(jìn)泄壓通道參數(shù)優(yōu)化設(shè)計/135
6.4 改進(jìn)泄壓通道泄壓效率分析/139
6.5 本章小結(jié)/143
第7章 金屬網(wǎng)格能量吸收器熱-力效應(yīng)防護(hù)效果分析/145
7.1 金屬網(wǎng)格能量吸收器作用原理/146
7.2 金屬網(wǎng)格能量吸收器建模方法/147
7.2.1 能量吸收模型/147
7.2.2 流動阻力模型/148
7.2.3 具體實現(xiàn)方法/150
7.3 金屬網(wǎng)格能量吸收器效果仿真分析/151
7.3.1 計算模型/151
7.3.2 防護(hù)效果分析/151
7.4 影響因素分析/154
7.4.1 網(wǎng)格排列方式對防護(hù)效果的影響/154
7.4.2 網(wǎng)格條直徑對防護(hù)效果的影響/155
7.4.3 網(wǎng)格層數(shù)對防護(hù)效果的影響/157
7.4.4 網(wǎng)格橫縱節(jié)距比對防護(hù)效果的影響/158
7.4.5 能量吸收器放置位置對防護(hù)效果的影響/159
7.5 本章小結(jié)/160
參考文獻(xiàn)/162
后記/174