本文關(guān)鍵詞：基于有限元的252kV GIS母線電場和溫度場的仿真與優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：利用有限元法首先計算了252kV GIS母線的電場分布,計算結(jié)果表明當加入1050kV雷電沖擊電壓時,該母線最大電場強度31kV/mm超過了行業(yè)標準值24kV/mm。進一步引進了響應(yīng)表面法,實現(xiàn)了響應(yīng)表面法與有限元法的結(jié)合,完成252kV GIS母線的電場優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化結(jié)果表明,252kV GIS母線經(jīng)過電場優(yōu)化后分布更加均勻,1050kV雷電沖擊耐壓實驗,完全達到國家標準,符合設(shè)計要求提高了產(chǎn)品運行的可靠性。為深入研究三相共箱GIS母線損耗發(fā)熱問題,利用間接耦合法在流場中計算母線溫度。根據(jù)流體力學理論,運用有限元法建立了三相共箱GIS母線損耗發(fā)熱的三維電磁場-流場-溫度場的計算模型。分析了流體流速,重力加速度,電導率溫度效應(yīng),渦流損耗,對流散熱與輻射散熱等多種因素的影響,給出了溫度分布規(guī)律。結(jié)果表明:當母線水平放置時,母線圓截面溫度分布母線導體和鋁外殼呈現(xiàn)上高下低,左右呈對稱分布,SF6氣體等溫線呈現(xiàn)S型分布。母線中間溫度高兩邊溫度低。整個母線內(nèi)部導體溫度最高。在流場中計算出的三維等溫分布圖直觀簡潔,對母線筒小型化設(shè)計具有很強的工程應(yīng)用價值。此次實驗通入的三相交流電流和有限元仿真通入電流相同,有效值為4000A。通過實驗與仿真數(shù)值進行對比,實驗溫度分布與仿真溫度分布大體趨勢相同,在流場中計算母線溫度有一定的誤差,且誤差在允許的范圍內(nèi)。利用響應(yīng)表面法與有限元法相結(jié)合,對母線進行優(yōu)化,對優(yōu)化后的母線進行限元仿真,得到的母線溫度最大值符合國家標準。為驗正252kV GIS母線的最高允許電流,對其通入有效值為4400A三相交流電流,實驗方法與通入4000A的方法相同。溫升結(jié)果表明:當通入4400A的三相交流電流該母線的最高溫度超過了國家標準。即4400A溫升實驗不通過。因此和電場優(yōu)化一樣將響應(yīng)表面法與有限元法相結(jié)合,對母線的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。用優(yōu)化后的母線結(jié)構(gòu)參數(shù)進行有限元仿真計算,優(yōu)化結(jié)果表明:該優(yōu)化方法能顯著降低母線的溫度,提高母線的耐受電流的能力。通過252kV GIS母線電場和溫度場的仿真分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提高了產(chǎn)品的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：電磁場 溫度場 響應(yīng)表面法 有限元法 GIS母線
【學位授予單位】：廈門理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM595
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 引言8-12
• 1.1 課題的目的及意義8
• 1.2 GIS母線電磁場-溫度場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.1 GIS母線電磁場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2.2 GIS母線溫度場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 本課題來源及主要研究內(nèi)容10-12
• 第二章 252kV GIS母線電場分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化12-23
• 2.1 靜電場的基本方程12-13
• 2.2 252kV GIS母線電場仿真13-16
• 2.3 響應(yīng)表面法對 252KV GIG母線結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計16-22
• 2.3.1 響應(yīng)表面法16-18
• 2.3.2 252kV GIS母線響應(yīng)表面模型的構(gòu)建18-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 GIS母線渦流損耗的理論計算23-35
• 3.1 渦流損耗計算模型的建立23-34
• 3.1.1 三維渦流場的理論計算25-27
• 3.1.2 252kV三相共筒GIS母線外殼渦流計算27-28
• 3.1.3 GIS母線外殼渦流計算方法28-31
• 3.1.4 252kV GIS母線磁場有限元計算31-34
• 3.2 本章小結(jié)34-35
• 第四章 252kV GIS母線的磁場-流場-溫度場分析及優(yōu)化35-62
• 4.1 252kV GIS母線的溫度場分析35-36
• 4.2 252kV GIS母線的散熱形式分析36-38
• 4.2.1 熱傳導散熱簡介37
• 4.2.2 對流散熱的簡介37-38
• 4.2.3 輻射散熱的簡介38
• 4.3 流場中計算溫度邊界條件的設(shè)置38-39
• 4.3.1 第一類邊界條件38
• 4.3.2 第二類邊界條件38-39
• 4.3.3 第三類邊界條件39
• 4.4 252kV GIS母線傳熱分析和熱平衡方程組39-41
• 4.5 導體電阻和損耗系數(shù)41-43
• 4.6 熱穩(wěn)定性計算43-44
• 4.7 母線導體損耗理論計算44-48
• 4.7.1 外殼損耗發(fā)熱理論計算45-46
• 4.7.2 母線散熱理論計算46-48
• 4.8 252kV GIS母線溫度場計算結(jié)果48-61
• 4.8.1 252kV GIS母線三維溫度場仿真結(jié)果48-51
• 4.8.2 252kV GIS母線溫度場實驗值與仿真值的對比51-55
• 4.8.3 252kV三相共筒GIS母線的優(yōu)化設(shè)計55-56
• 4.8.4 252kV GIS母線響應(yīng)表面模型的構(gòu)建56-57
• 4.8.5 252kV GIS母線響應(yīng)表面法的溫度場優(yōu)化設(shè)計57-61
• 4.9 本章小結(jié)61-62
• 總結(jié)62-64
• 參考文獻64-66
• 致謝66-67
• 在學期間科研成果67-68
• 個人簡介68

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 荀永新;西開廠承接香港中華電力145kV GIS項目[J];電器工業(yè);2001年07期

2 周正;鄭建新;李貴珍;盧忠亮;;220kV GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)方案[J];冶金動力;2011年01期

3 羅青海;萬安水電廠110kV GIS改造[J];水電站機電技術(shù);2004年06期

4 蘇陳云;戴智榮;;220kV GIS電磁式電壓互感器現(xiàn)場變頻感應(yīng)耐壓試驗[J];黑龍江電力;2013年04期

5 陳枰;;110kV GIS匯控柜改造[J];水電廠自動化;2007年02期

6 丁偉先;大朝山電站500kV GIS及電纜的現(xiàn)場高壓試驗[J];云南水力發(fā)電;2004年02期

7 肖勇;潘

本文編號：301081