GW16a-550型戶外高壓交流隔離開關(guān)三維電場(chǎng)與溫度場(chǎng)分析.pdf

1、高壓隔離開關(guān)作為高壓電網(wǎng)中使用量最大的高壓電器設(shè)備之一，其運(yùn)行可靠性與使用壽命將直接影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。隨著電網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，步步提升的輸電電壓等級(jí)對(duì)高壓隔離開關(guān)的運(yùn)行性能提出更高要求，絕緣能力首當(dāng)其沖將接受更為嚴(yán)格的考驗(yàn)，同時(shí)原本就未徹底解決的導(dǎo)電回路過(guò)熱問(wèn)題也將更為突出，因此隔離開關(guān)的電磁環(huán)境控制與防電暈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、導(dǎo)電回路過(guò)熱成為亟需解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法經(jīng)濟(jì)投入高而效率低，難以滿足激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與電網(wǎng)發(fā)展

2、需要，故有限元法的引入可為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供新的思路與技術(shù)手段。運(yùn)用有限元對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行電場(chǎng)分析和溫度場(chǎng)分析，在降低設(shè)計(jì)成本，優(yōu)化產(chǎn)品性能的同時(shí)，亦提供了一種有效普適的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與分析模式。
　　本文針對(duì)GW16-550型戶外高壓交流隔離開關(guān)，圍繞電場(chǎng)強(qiáng)度分析與防電暈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、溫度場(chǎng)瞬態(tài)分析兩個(gè)部分進(jìn)行研究，為隔離開關(guān)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了可靠的參考方案與技術(shù)手段，對(duì)提高隔離開關(guān)的運(yùn)行性能具有積極意義。
　　本文首先闡述了課題的

3、有關(guān)背景，以及研究意義與發(fā)展現(xiàn)狀，之后就電場(chǎng)計(jì)算與溫度耦合場(chǎng)計(jì)算所應(yīng)用到的電磁學(xué)、傳熱學(xué)、數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)與有限元工具進(jìn)行了詳細(xì)論述。為提高三維大規(guī)模有限元計(jì)算的效率，減輕計(jì)算負(fù)擔(dān)，在計(jì)算之前先使用Solidworks對(duì)模型按原則進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，再使用Schwartz區(qū)域分解法結(jié)合ANSYSAPDL進(jìn)行迭代并行求解。電場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表明，靜觸頭、中間導(dǎo)電部分、導(dǎo)電底座電場(chǎng)強(qiáng)度較高需加以控制，故論文對(duì)該三處分別進(jìn)行防電暈設(shè)計(jì)，先根據(jù)幾何特性確定均壓

4、環(huán)外形，再逐一計(jì)算不同參數(shù)下的均壓環(huán)對(duì)隔離開關(guān)電場(chǎng)分布的影響，進(jìn)而通過(guò)討論分析得出了最優(yōu)均壓環(huán)設(shè)計(jì)方案，可將隔離開關(guān)表面電場(chǎng)強(qiáng)度分布控制到理想結(jié)果。在溫度場(chǎng)分析中，論文采用間接耦合法，首先對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行渦流場(chǎng)分析，求出電流密度與生熱作為溫度計(jì)算的載荷。隨后，論文充分考慮了接觸電阻的影響，綜合應(yīng)用電接觸理論與彈性力學(xué)原理，逐一計(jì)算了隔離開關(guān)主要接觸部位接觸電阻因發(fā)熱產(chǎn)生的熱流密度作為有限元計(jì)算的邊界條件。之后，論文分析了自然對(duì)流條件下隔離