近幾年,國內(nèi)直流輸電工程日漸興起,而高壓直流斷路器作為直流電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備,也越來越受到各個科研單位的重視。但是,目前直流斷路器的研究還多處于拓撲研究階段,具體產(chǎn)品的研制經(jīng)驗有所缺乏。而高壓直流斷路器作為一個復(fù)雜的成套集成設(shè)備,部件繁多,電位分布十分復(fù)雜,為保證直流斷路器安全可靠的絕緣結(jié)構(gòu),不僅需要不同電位部件間足夠的空氣凈距,其電場分布也需要進行足夠的考核。本文結(jié)合南澳“160kV高壓直流斷路器的研制”項目,擬對160kV直流斷路器的電場分布進行仿真計算研究,并提出合理的電場優(yōu)化方案,以進一步確保直流斷路器具有安全可靠的絕緣結(jié)構(gòu)。直流斷路器作為一個開關(guān)設(shè)備,擁有多種運行工況,同時由于其電壓等級較高,整個設(shè)備尺寸也會較大,這都對直流斷路器的電場分析優(yōu)化帶來了一定的困難。論文先窮舉了直流斷路器實際運行中可能出現(xiàn)的運行工況,并根據(jù)持續(xù)時長劃分為穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)工況,結(jié)合工程經(jīng)驗分析給出了兩類工況下的判據(jù)條件,明確了后續(xù)仿真工況的應(yīng)用思路。在電場計算中,論文采用全模型與子模型相結(jié)合的分析方法,先在相對粗糙的網(wǎng)格剖分中完成全模型的計算,找出直流斷路器中電場超標(biāo)的地方再進行子模型分析。在全模型的計算中,由于部件繁多,在有限元模型建立前,對其中的各個組成部件進行命名,以方便后續(xù)的網(wǎng)格剖分控制以及電位的加載。對全模型中存在電場超標(biāo)情況的部件通過子模型分析來對局部進行優(yōu)化校核,在子模型的分析中選取局部電場分布最惡劣的工況作為子模型的優(yōu)化工況。通過對子模型電場分布特點的分析提出合理的電場優(yōu)化措施,并在子模型中進行校核計算。這樣充分利用了有限的計算機資源,盡可能地提高了仿真計算的精度,確保了計算結(jié)果的可信度。在完成子模型優(yōu)化后,最后對提出的優(yōu)化措施進行了全模型的計算校核,同時對暫態(tài)工況下空氣間隙的空間電場分布規(guī)律進行觀測。這樣,通過子模型與全模型的優(yōu)化校核,以及對場強最大值和空間電場分布規(guī)律的考核后,可以充分證明電場分布的合理性,提出了各工況下滿足要求的直流斷路器設(shè)計結(jié)果。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM561
【部分圖文】：

圖 2-6 +160kV 直流斷路器正向開斷中各電位差波形圖圖 2-7 +160kV 直流斷路器正向開斷中各電位點波形圖以看出，各電位差出現(xiàn)最大值時基本集中在區(qū)間（0.10400,0.1000,0.10550）內(nèi)，各波形的周期約為 1ms 左右，同時結(jié)合關(guān)鍵電位點圖 2-7 所示），選取 0.10405、0.10450、0.10500 三個時間節(jié)點的電分析時的電位邊界條件，最終得到的具體值如表 2-3 所示。

圖 2-7 +160kV 直流斷路器正向開斷中各電位點波形圖以看出，各電位差出現(xiàn)最大值時基本集中在區(qū)間（0.10400,0.1000,0.10550）內(nèi)，各波形的周期約為 1ms 左右，同時結(jié)合關(guān)鍵電位點如圖 2-7 所示），選取 0.10405、0.10450、0.10500 三個時間節(jié)點的電場分析時的電位邊界條件，最終得到的具體值如表 2-3 所示。表 2-3 +160kV 正向開斷工況下關(guān)鍵電位點的電位值（kV）刻/s U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 0405 -80 -60 -40 -20 0 -96 40 0 0450 261 196 131 65 0 73 -40 0 0500 244 183 122 61 0 -90 31 0 對暫態(tài)工況下的另外三種情況，采取同樣的做法，得到的波形圖如圖示，分別得到的暫態(tài)邊界條件如表 2-4 至表 2-6 所示。

圖 2-8 -160kV 直流斷路器正向開斷中各電位差波形圖圖 2-9 -160kV 直流斷路器正向開斷中各電位點波形圖表 2-4 -160kV 正向開斷工況下關(guān)鍵電位點的電位值（kV）刻/s U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8
【參考文獻】

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2 張宇嬌;徐彬昭;徐天勇;;基于RBF-GA算法的特高壓線路復(fù)合絕緣子均壓環(huán)優(yōu)化[J];高壓電器;2015年12期

3 王加龍;彭宗仁;劉鵬;吳昊;衛(wèi)昕卓;;±1100kV特高壓換流站閥廳均壓屏蔽金具表面電場分析[J];高電壓技術(shù);2015年11期

4 史宗謙;賈申利;;高壓直流斷路器研究綜述[J];高壓電器;2015年11期

5 程顯;韓書謨;何周;焦連曜;楊芳;陳占清;;40.5kV環(huán)保型氣體絕緣開關(guān)柜氣室結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];高電壓技術(shù);2015年08期

6 張靜嵐;盧鐵兵;齊磊;紀(jì)鋒;崔翔;劉杰;;±800kV直流換流閥模塊內(nèi)部電場仿真對比分析[J];智能電網(wǎng);2015年06期

7 金碩;甘艷;阮江軍;杜志葉;朱琳;常林晶;;特高壓直流輸電系統(tǒng)閥廳金具表面電場精細求解[J];高電壓技術(shù);2015年04期

8 丁永福;王祖力;張燕秉;徐光輝;金碩;胡龍飛;朱琳;;基于區(qū)域化剖分技術(shù)的特高壓直流換流站閥廳電場求解方法[J];高壓電器;2015年03期

9 何俊佳;袁召;趙文婷;方帥;喻新林;潘垣;;直流斷路器技術(shù)發(fā)展綜述[J];南方電網(wǎng)技術(shù);2015年02期

10 齊磊;李超;王星星;客金坤;甄永贊;崔翔;;柔性高壓直流輸電系統(tǒng)換流閥塔交流電場仿真計算[J];高電壓技術(shù);2014年11期

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2 魏俊梅;800kV SF_6高壓斷路器的研究與開發(fā)[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2008年

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2 張兆華;動車組車頂高壓隔離開關(guān)電場分布及優(yōu)化研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2016年

3 蔣志敏;12kV環(huán)網(wǎng)柜外置地刀及傘裙套管電場分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];廈門理工學(xué)院;2015年

4 楊坤松;動車組車頂絕緣子濕污和內(nèi)部缺陷條件下電場分布研究[D];西南交通大學(xué);2014年

5 賈文卓;基于ANSYS的開關(guān)柜電場與溫度場仿真計算[D];天津大學(xué);2014年

6 游賢衡;高壓隔離接地模塊三維靜電場分析及結(jié)構(gòu)改進[D];昆明理工大學(xué);2013年

7 高潔;基于ANSYS的鋁電解槽電場分布計算與電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];中南大學(xué);2010年

8 梁超;特高壓電氣設(shè)備的電場特性及絕緣性能的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2010年

9 曲開文;電容傳感器的三維靜電場分析及其優(yōu)化設(shè)計[D];東北大學(xué);2010年

10 李慶;1000kV特高壓交流輸電線路絕緣子電位分布計算及均壓環(huán)優(yōu)化設(shè)計[D];西安電子科技大學(xué);2010年

本文編號：2837511