高壓開關(guān)柜運行過程中承受的不均勻電場將會導(dǎo)致絕緣介質(zhì)內(nèi)部或表面出現(xiàn)高場強區(qū)域,危害電力設(shè)備的安全可靠運行。針對12 kV鎧裝型移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備,文中利用Ansys Maxwell建立了開關(guān)柜電纜室三維瞬態(tài)電場有限元仿真模型,獲得了開關(guān)柜電纜室在10 kV系統(tǒng)標稱電壓下的電場分布特征和電場集中區(qū)域。在此基礎(chǔ)上,研究了不同母線電壓值、三相電壓不平衡對觸頭盒、避雷器、接地開關(guān)支柱絕緣子以及母線相間處最大電場強度單元節(jié)點的影響。仿真結(jié)果表明:觸頭盒內(nèi)部、避雷器高壓端、接地開關(guān)支柱絕緣子與靜觸頭接觸處電場較為集中,且不同母線電壓值、三相電壓不平衡對上述部件所承受的瞬態(tài)電場影響很大。文中電場仿真結(jié)果對改善開關(guān)柜內(nèi)部電場分布、現(xiàn)場運行維護具有一定參考價值。 

【文章來源】：高壓電器. 2020,56(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

電纜室結(jié)構(gòu)模型圖

取t=0.005 s時刻對開關(guān)柜電纜室電場分布進行分析，即A相母線瞬時電壓為8.165 0 k V,B、C相母線瞬時電壓為-4.082 5 k V，得到的電場分布見圖2。由圖2可以看出，觸頭盒內(nèi)部、避雷器高壓端、接地開關(guān)支柱絕緣子與靜觸頭接觸處電場較為集中，觸頭盒內(nèi)部的最大電場強度值達到0.412 8 k V/mm，避雷器高壓端最大場強值為2.077 53 k V/mm，支柱絕緣子最大電場強度值為0.585 47 k V/mm，而A、B母線相間最大場強值僅為0.099 34 k V/mm，電場分布極不均勻。為了能夠得到觸頭盒、避雷器、接地開關(guān)支柱絕緣子和母線相間處在一個周期內(nèi)的最大電場強度值以及隨著時間的變化規(guī)律。因此，在Ansys Maxwell的后處理過程中，分別找出上述部件和母線相間處電場強度值最大的單元節(jié)點進行分析，然后通過Ansys Maxwell場后處理器定義A、B、C相觸頭盒中最大電場強度單元節(jié)點分別為觸頭盒A點、B點、C點；避雷器、支柱絕緣子類同；AB、BC母線相間處最大電場強度單元節(jié)點分別為相間A點、C點，得到這些節(jié)點的電場強度隨著時間的變化曲線，見圖3。

為了能夠得到觸頭盒、避雷器、接地開關(guān)支柱絕緣子和母線相間處在一個周期內(nèi)的最大電場強度值以及隨著時間的變化規(guī)律。因此，在Ansys Maxwell的后處理過程中，分別找出上述部件和母線相間處電場強度值最大的單元節(jié)點進行分析，然后通過Ansys Maxwell場后處理器定義A、B、C相觸頭盒中最大電場強度單元節(jié)點分別為觸頭盒A點、B點、C點；避雷器、支柱絕緣子類同；AB、BC母線相間處最大電場強度單元節(jié)點分別為相間A點、C點，得到這些節(jié)點的電場強度隨著時間的變化曲線，見圖3。從圖3中各節(jié)點的曲線可以看出，觸頭盒、避雷器、接地開關(guān)支柱絕緣子中的最大電場強度值都出現(xiàn)在各相電壓峰值時刻，而AB母線相間、BC母線相間處最大電場強度值由于受到兩相電壓的共同作用，分別出現(xiàn)在0.004 s、0.01 s時刻。需要說明的是，由于仿真軟件顯示的原因，只能顯示電場的大小不能顯示方向[16]，因此圖3所示電場曲線均位于坐標軸的上半部分，實際上電場強度也是按正弦規(guī)律變化的。其中，在一個周期內(nèi)，避雷器的電場強度值為最大，支柱絕緣子和觸頭盒次之，母線相間處的電場強度值在四者中最小。利用Ansys Maxwell軟件自帶的查看時間載荷步處計算結(jié)果的功能，把周期內(nèi)各節(jié)點處的最大電場強度值列出來，見表1。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]40.5kV空氣絕緣開關(guān)柜穿墻套管電場優(yōu)化與結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 王海燕,朱志豪,費翔,朱彥卿,袁端磊.  高壓電器. 2019(01)
[2]三相電壓相角不平衡對避雷器在線監(jiān)測量的影響[J]. 張露,汪濤,李華,謝齊家,李進揚,束龍,吳炫靜.  湖北電力. 2018(05)
[3]開關(guān)柜內(nèi)部故障電弧危害及其防護綜述[J]. 李淵,淡淑恒.  高壓電器. 2018(07)
[4]換流變壓器極性反轉(zhuǎn)三維瞬態(tài)電場計算[J]. 彭麗丹,李琳,張寧.  高壓電器. 2018(06)
[5]高壓開關(guān)柜內(nèi)部電場仿真及其影響因素分析[J]. 賈勇勇,楊景剛,高山,陶風(fēng)波,鄒海,張國鋼.  高壓電器. 2017(06)
[6]基于Ansys仿真的開關(guān)柜局部放電研究[J]. 蘇海博,普美娜,朱兆芳,易滿成,李剛,楊愛軍.  高壓電器. 2017(02)
[7]10kV開關(guān)柜內(nèi)部電弧故障的危害與保護[J]. 曾新雄,李新海,曾慶祝,孟晨旭,肖星,姚盛華.  廣東電力. 2016(06)
[8]基于電壓幅值的不平衡度算法[J]. 方偉明,程漢湘,鐘榜,李勇,彭潔鋒,陽海彪.  廣東電力. 2016(04)
[9]一起40.5kV開關(guān)柜放電的原因分析及處理[J]. 潘益?zhèn)?陳建勝,林堅,金佳敏.  浙江電力. 2014(03)
[10]換流變壓器在極性反轉(zhuǎn)下的瞬態(tài)電場分布特性研究[J]. 陳健,李建柱,王建民,丁巧林,王海文.  陜西電力. 2011(11)

碩士論文
[1]10kV新型高壓開關(guān)柜設(shè)計及仿真研究[D]. 曾國偉.吉林大學(xué) 2018
[2]電氣開關(guān)柜母線電場非接觸測量研究[D]. 劉晨朝.石家莊鐵道大學(xué) 2018
[3]12kV開關(guān)柜絕緣特性和載流特性的研究及優(yōu)化[D]. 孫碩.廈門理工學(xué)院 2018
[4]用于架空輸電線路電壓反演的工頻電場測量方法研究[D]. 劉淮通.重慶大學(xué) 2017
[5]基于ANSYS的開關(guān)柜電場與溫度場仿真計算[D]. 賈文卓.天津大學(xué) 2014
[6]高壓開關(guān)柜中三維電場的計算與分析[D]. 寧慧英.沈陽工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3608353