基于有限元的252kV GIS母線電場和溫度場的仿真與優(yōu)化.pdf

1、利用有限元法首先計算了252kV GIS母線的電場分布，計算結果表明當加入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。進一步引進了響應表面法，實現(xiàn)了響應表面法與有限元法的結合，完成252kV GIS母線的電場優(yōu)化設計。優(yōu)化結果表明，252kV GIS母線經過電場優(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，符合設計要求提高了產品運行的可靠性。
　　為深入研究三相

2、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，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。整個母線內部導體溫

3、度最高。在流場中計算出的三維等溫分布圖直觀簡潔，對母線筒小型化設計具有很強的工程應用價值。
　　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。利用響應表面法與有限元法相結合，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 G

4、IS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)化一樣將響應表面法與有限元法相結合，對母線的結構進行優(yōu)化。用優(yōu)化后的母線結構參數(shù)進行有限元仿真計算，優(yōu)化結果表明：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