為研究三代氣體絕緣輸電線路（GIL）溫度分布情況及絕緣氣體換熱能力的影響因素,充分考慮材料參數(shù)與溫度的非線性關(guān)系,采用有限元法精確求解導(dǎo)體和外殼損耗,建立多場耦合模型求解GIL溫度分布。利用模型計算了三代GIL的運行溫升,分析了絕緣氣體物性參數(shù)對其換熱能力的影響,最終得到以下結(jié)論:考慮流場與溫度場的耦合有利于進一步提高GIL溫度場計算精度;在相同條件下不同代GIL外殼溫升基本相同,但導(dǎo)體溫升與內(nèi)部絕緣氣體熱物性參數(shù)相關(guān);GIL中影響絕緣氣體換熱能力的主要因素為氣體的體積熱容,通過調(diào)整體積熱容可以改變氣體換熱能力。 

【文章來源】：高電壓技術(shù). 2020,46(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

模型求解域

從圖中可以看出，在相同負(fù)載和外部條件下，三代GIL外殼最高溫度均在40℃左右，而導(dǎo)體溫度則有一定波動，最高為52.5℃，最低為48.8℃。這說明內(nèi)部絕緣氣體的改變基本不會影響外殼溫度分布，但極大的影響著導(dǎo)體的溫度分布。這是因為外殼熱量的散失主要依靠外部空氣，而導(dǎo)體熱量傳遞則需要內(nèi)部絕緣氣體的對流換熱，因此采用換熱能力優(yōu)秀的絕緣氣體能降低GIL導(dǎo)體運行溫度，提高穩(wěn)定性。為進一步分析三代GIL運行溫度差異，分別計算了負(fù)荷電流在3 000、4 000、5 000和6 000 A下其運行溫度分布情況，得到其導(dǎo)體最高溫度與負(fù)荷電流關(guān)系如圖3所示，圖3中，曲線a、b、c、d代表氣體分別與圖2相對應(yīng)。從圖中可以看出，隨著負(fù)荷電流的增加，由于絕緣氣體換熱能力不同而造成的導(dǎo)體最高溫度差異越來越大。其中運行溫度最低的為第1代GIL，運行溫度最高的為采用20%CF3I和80%N2混合氣體絕緣的第3代GIL。當(dāng)負(fù)荷電流為3 000 A時兩者最高溫度差為2.1℃，當(dāng)負(fù)荷電流為6 000 A兩者最高溫度差達(dá)到了8.3℃，而后者最高溫度達(dá)到了81.3℃，不利于設(shè)備安全穩(wěn)定運行。綜合以上分析，在設(shè)計大負(fù)荷GIL時，除了氣體絕緣能力外，其換熱能力也必須得到重視。

為進一步分析三代GIL運行溫度差異，分別計算了負(fù)荷電流在3 000、4 000、5 000和6 000 A下其運行溫度分布情況，得到其導(dǎo)體最高溫度與負(fù)荷電流關(guān)系如圖3所示，圖3中，曲線a、b、c、d代表氣體分別與圖2相對應(yīng)。從圖中可以看出，隨著負(fù)荷電流的增加，由于絕緣氣體換熱能力不同而造成的導(dǎo)體最高溫度差異越來越大。其中運行溫度最低的為第1代GIL，運行溫度最高的為采用20%CF3I和80%N2混合氣體絕緣的第3代GIL。當(dāng)負(fù)荷電流為3 000 A時兩者最高溫度差為2.1℃，當(dāng)負(fù)荷電流為6 000 A兩者最高溫度差達(dá)到了8.3℃，而后者最高溫度達(dá)到了81.3℃，不利于設(shè)備安全穩(wěn)定運行。綜合以上分析，在設(shè)計大負(fù)荷GIL時，除了氣體絕緣能力外，其換熱能力也必須得到重視。3 絕緣氣體換熱能力影響因素分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]特高壓交流GIL伸縮節(jié)損耗分析及結(jié)構(gòu)改進[J]. 劉麗嵐,田匯冬,吳澤華,張鵬飛,周建華,彭宗仁.  高電壓技術(shù). 2018(10)
[2]環(huán)保型氣體絕緣輸電線路（GIL）技術(shù)發(fā)展[J]. 高克利,顏湘蓮,王浩,何潔,李志兵,柏長宇,劉焱,黃河.  高電壓技術(shù). 2018(10)
[3]特高壓GIL三支柱絕緣子結(jié)構(gòu)參數(shù)分析與優(yōu)化[J]. 吳澤華,王浩然,田匯冬,郭子豪,劉麗嵐,彭宗仁.  高電壓技術(shù). 2018(10)
[4]用于氣體絕緣輸電線路的CF3I及其混合氣體的散熱能力分析[J]. 李冰,趙謖,張輝,肖登明.  高電壓技術(shù). 2018(08)
[5]第二代氣體絕緣輸電線路的溫升數(shù)值計算[J]. 李冰,肖登明,趙謖,張輝.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(13)
[6]氣體絕緣輸電線路（GIL）的應(yīng)用及發(fā)展[J]. 肖登明,閻究敦.  高電壓技術(shù). 2017(03)
[7]基于熱力耦合分析的GIL熱致伸縮特性及其影響因素[J]. 王健,陳超,李慶民,劉思華,王志遠(yuǎn).  高電壓技術(shù). 2017(02)
[8]引入多重邊界條件的GIS母線溫度分布多場耦合計算及影響因素分析[J]. 陳強,李慶民,叢浩熹,李勁松,金虎,彭在興.  電工技術(shù)學(xué)報. 2016(17)
[9]基于流體多組分傳輸?shù)臍怏w絕緣母線溫度場數(shù)值計算與分析[J]. 吳曉文,舒乃秋,李洪濤,李玲.  中國電機工程學(xué)報. 2012(33)
[10]多組分氣體熱物性參數(shù)的計算方法[J]. 常勇強,曹子棟,趙振興,劉宏.  動力工程學(xué)報. 2010(10)



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