本文關(guān)鍵詞：中壓氣體絕緣開關(guān)設(shè)備熱分析及散熱優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(Gas Insulation Switch,GIS)是指全部或部分地采用低氣壓的SF6氣體、N2氣體或混合氣體作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關(guān)設(shè)備。GIS具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝便捷、占地面積小、可靠性高、維護(hù)工作量小等優(yōu)點。氣體絕緣開關(guān)設(shè)備的過熱易造成部件的絕緣損壞,對電氣設(shè)備的正常運作造成惡劣影響,甚至導(dǎo)致電網(wǎng)事故的發(fā)生。因而只有準(zhǔn)確地模擬出中壓氣體絕緣封閉開關(guān)設(shè)備內(nèi)部溫度場的分布情況,掌握熱點位置,才能更有效地對GIS進(jìn)行散熱優(yōu)化及熱設(shè)計,對于保障GIS的安全可靠運行具有十分重要的意義。本文主要從某型號中壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的溫升試驗、基于ICEPAK軟件的熱分析及散熱優(yōu)化設(shè)計方面展開了研究,具體研究工作包括以下幾個方面:中壓開關(guān)設(shè)備的溫升試驗。依據(jù)中壓開關(guān)溫升試驗標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)了溫升主回路電阻測量,為模擬實際運行條件,對單個某型號開關(guān)設(shè)備進(jìn)行了合理的試驗布置,通過熱電偶測量得出了各個關(guān)鍵點在穩(wěn)定狀態(tài)下的溫升情況。中壓開關(guān)設(shè)備的熱仿真模擬以及仿真修正。介紹了數(shù)值傳熱學(xué)的基本理論,對ICEPAK熱仿真軟件求解問題所利用的建立模型、網(wǎng)格處理、求解及后處理四個方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析�；谀承吞栭_關(guān)設(shè)備實際模型,通過ICEPAK熱仿真軟件建立了合理的簡化模型。并采取多級網(wǎng)格處理方式,在保證計算精度的基礎(chǔ)上,盡量減少網(wǎng)格的數(shù)量。采取多核并行計算,一次仿真周期約為一周。將試驗誤差,高頻效應(yīng)等因素考慮至功率中,對功率不斷進(jìn)行修正,仿真結(jié)果最終與試驗結(jié)果比較吻合。從定性分析角度分析各個關(guān)鍵點溫升對流換熱在散熱中所占比重考慮了不計算輻射以及將封閉氣室抽真空兩種情況。針對較大容量變壓器在環(huán)境溫度為40℃時的情況進(jìn)行分析。研究了單因素中的風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)流量、風(fēng)機(jī)性能與布置位置、高低壓繞組中的散熱氣道數(shù)目布置及高壓繞組與低壓繞組之間的散熱氣道的水平尺寸與垂直尺寸對變壓器溫升的影響。綜合考慮了外殼通風(fēng)口位置、散熱氣道布置形式、風(fēng)機(jī)半徑這些因素對變壓器溫升的影響,利用ICEPAK自帶的基于最速下降法的優(yōu)化功能,以變壓器溫升為目標(biāo)函數(shù),進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,得出較為滿意的優(yōu)化結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：GIS 熱分析 熱設(shè)計 ICEPAK
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM564
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題的來源9
• 1.2 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.3 中壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)研究10-16
• 1.3.1 開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)11-12
• 1.3.2 GIS熱分析研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.3 電氣設(shè)備高頻效應(yīng)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本文的研究內(nèi)容16-17
• 第2章 中壓開關(guān)設(shè)備溫升試驗17-22
• 2.1 溫升試驗依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)17-18
• 2.2 主回路電阻測量18
• 2.3 溫升試驗18-20
• 2.3.1 設(shè)備的布置19
• 2.3.2 溫度和溫升的測量19-20
• 2.3.4 周圍空氣溫度20
• 2.4 溫升判據(jù)20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第3章 中壓開關(guān)設(shè)備熱分析22-40
• 3.1 數(shù)值傳熱學(xué)基本理論22-23
• 3.2 開關(guān)設(shè)備的傳熱分析23-25
• 3.2.1 熱傳導(dǎo)23-24
• 3.2.2 對流換熱24-25
• 3.2.3 輻射換熱25
• 3.3 ICEPAK軟件簡介25-29
• 3.3.1 ICEPAK仿真簡介25-27
• 3.3.2 ICEPAK散熱優(yōu)化設(shè)計簡介27-29
• 3.4 仿真模型建立29-35
• 3.4.1 結(jié)構(gòu)模型建立29-30
• 3.4.2 材料屬性設(shè)定30-33
• 3.4.3 施加載荷設(shè)定33-34
• 3.4.4 網(wǎng)格劃分處理34-35
• 3.4.5 邊界條件設(shè)定35
• 3.5 三維仿真分析35-37
• 3.6 對流換熱占比分析37-38
• 3.7 本章小結(jié)38-40
• 第4章 干式變壓器散熱優(yōu)化設(shè)計40-63
• 4.1 干式變壓器簡介40-48
• 4.2 干式變壓器單因素散熱優(yōu)化設(shè)計48-59
• 4.2.1 鼓風(fēng)流量對溫度場的影響48-49
• 4.2.2 風(fēng)機(jī)性能與布置位置對溫度場的影響49-52
• 4.2.3 散熱氣道設(shè)置對溫度場的影響52-57
• 4.2.4 散熱氣道尺寸對溫度場的影響57-59
• 4.3 干式變壓器多因素綜合散熱優(yōu)化設(shè)計59-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文67-69
• 致謝69

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本文編號：1010034