气体绝缘输电线路温升数值计算及绝缘气体换热能力
发布时间：2021-04-18 14:30
为研究三代气体绝缘输电线路（GIL）温度分布情况及绝缘气体换热能力的影响因素,充分考虑材料参数与温度的非线性关系,采用有限元法精确求解导体和外壳损耗,建立多场耦合模型求解GIL温度分布。利用模型计算了三代GIL的运行温升,分析了绝缘气体物性参数对其换热能力的影响,最终得到以下结论:考虑流场与温度场的耦合有利于进一步提高GIL温度场计算精度;在相同条件下不同代GIL外壳温升基本相同,但导体温升与内部绝缘气体热物性参数相关;GIL中影响绝缘气体换热能力的主要因素为气体的体积热容,通过调整体积热容可以改变气体换热能力。
【文章来源】：高电压技术. 2020,46(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
模型求解域
从图中可以看出，在相同负载和外部条件下，三代GIL外壳最高温度均在40℃左右，而导体温度则有一定波动，最高为52.5℃，最低为48.8℃。这说明内部绝缘气体的改变基本不会影响外壳温度分布，但极大的影响着导体的温度分布。这是因为外壳热量的散失主要依靠外部空气，而导体热量传递则需要内部绝缘气体的对流换热，因此采用换热能力优秀的绝缘气体能降低GIL导体运行温度，提高稳定性。为进一步分析三代GIL运行温度差异，分别计算了负荷电流在3 000、4 000、5 000和6 000 A下其运行温度分布情况，得到其导体最高温度与负荷电流关系如图3所示，图3中，曲线a、b、c、d代表气体分别与图2相对应。从图中可以看出，随着负荷电流的增加，由于绝缘气体换热能力不同而造成的导体最高温度差异越来越大。其中运行温度最低的为第1代GIL，运行温度最高的为采用20%CF3I和80%N2混合气体绝缘的第3代GIL。当负荷电流为3 000 A时两者最高温度差为2.1℃，当负荷电流为6 000 A两者最高温度差达到了8.3℃，而后者最高温度达到了81.3℃，不利于设备安全稳定运行。综合以上分析，在设计大负荷GIL时，除了气体绝缘能力外，其换热能力也必须得到重视。
为进一步分析三代GIL运行温度差异，分别计算了负荷电流在3 000、4 000、5 000和6 000 A下其运行温度分布情况，得到其导体最高温度与负荷电流关系如图3所示，图3中，曲线a、b、c、d代表气体分别与图2相对应。从图中可以看出，随着负荷电流的增加，由于绝缘气体换热能力不同而造成的导体最高温度差异越来越大。其中运行温度最低的为第1代GIL，运行温度最高的为采用20%CF3I和80%N2混合气体绝缘的第3代GIL。当负荷电流为3 000 A时两者最高温度差为2.1℃，当负荷电流为6 000 A两者最高温度差达到了8.3℃，而后者最高温度达到了81.3℃，不利于设备安全稳定运行。综合以上分析，在设计大负荷GIL时，除了气体绝缘能力外，其换热能力也必须得到重视。3 绝缘气体换热能力影响因素分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]特高压交流GIL伸缩节损耗分析及结构改进[J]. 刘丽岚,田汇冬,吴泽华,张鹏飞,周建华,彭宗仁. 高电压技术. 2018(10)
[2]环保型气体绝缘输电线路（GIL）技术发展[J]. 高克利,颜湘莲,王浩,何洁,李志兵,柏长宇,刘焱,黄河. 高电压技术. 2018(10)
[3]特高压GIL三支柱绝缘子结构参数分析与优化[J]. 吴泽华,王浩然,田汇冬,郭子豪,刘丽岚,彭宗仁. 高电压技术. 2018(10)
[4]用于气体绝缘输电线路的CF3I及其混合气体的散热能力分析[J]. 李冰,赵谡,张辉,肖登明. 高电压技术. 2018(08)
[5]第二代气体绝缘输电线路的温升数值计算[J]. 李冰,肖登明,赵谡,张辉. 电工技术学报. 2017(13)
[6]气体绝缘输电线路（GIL）的应用及发展[J]. 肖登明,阎究敦. 高电压技术. 2017(03)
[7]基于热力耦合分析的GIL热致伸缩特性及其影响因素[J]. 王健,陈超,李庆民,刘思华,王志远. 高电压技术. 2017(02)
[8]引入多重边界条件的GIS母线温度分布多场耦合计算及影响因素分析[J]. 陈强,李庆民,丛浩熹,李劲松,金虎,彭在兴. 电工技术学报. 2016(17)
[9]基于流体多组分传输的气体绝缘母线温度场数值计算与分析[J]. 吴晓文,舒乃秋,李洪涛,李玲. 中国电机工程学报. 2012(33)
[10]多组分气体热物性参数的计算方法[J]. 常勇强,曹子栋,赵振兴,刘宏. 动力工程学报. 2010(10)
本文编号：3145636
【文章来源】：高电压技术. 2020,46(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
模型求解域
从图中可以看出，在相同负载和外部条件下，三代GIL外壳最高温度均在40℃左右，而导体温度则有一定波动，最高为52.5℃，最低为48.8℃。这说明内部绝缘气体的改变基本不会影响外壳温度分布，但极大的影响着导体的温度分布。这是因为外壳热量的散失主要依靠外部空气，而导体热量传递则需要内部绝缘气体的对流换热，因此采用换热能力优秀的绝缘气体能降低GIL导体运行温度，提高稳定性。为进一步分析三代GIL运行温度差异，分别计算了负荷电流在3 000、4 000、5 000和6 000 A下其运行温度分布情况，得到其导体最高温度与负荷电流关系如图3所示，图3中，曲线a、b、c、d代表气体分别与图2相对应。从图中可以看出，随着负荷电流的增加，由于绝缘气体换热能力不同而造成的导体最高温度差异越来越大。其中运行温度最低的为第1代GIL，运行温度最高的为采用20%CF3I和80%N2混合气体绝缘的第3代GIL。当负荷电流为3 000 A时两者最高温度差为2.1℃，当负荷电流为6 000 A两者最高温度差达到了8.3℃，而后者最高温度达到了81.3℃，不利于设备安全稳定运行。综合以上分析，在设计大负荷GIL时，除了气体绝缘能力外，其换热能力也必须得到重视。
为进一步分析三代GIL运行温度差异，分别计算了负荷电流在3 000、4 000、5 000和6 000 A下其运行温度分布情况，得到其导体最高温度与负荷电流关系如图3所示，图3中，曲线a、b、c、d代表气体分别与图2相对应。从图中可以看出，随着负荷电流的增加，由于绝缘气体换热能力不同而造成的导体最高温度差异越来越大。其中运行温度最低的为第1代GIL，运行温度最高的为采用20%CF3I和80%N2混合气体绝缘的第3代GIL。当负荷电流为3 000 A时两者最高温度差为2.1℃，当负荷电流为6 000 A两者最高温度差达到了8.3℃，而后者最高温度达到了81.3℃，不利于设备安全稳定运行。综合以上分析，在设计大负荷GIL时，除了气体绝缘能力外，其换热能力也必须得到重视。3 绝缘气体换热能力影响因素分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]特高压交流GIL伸缩节损耗分析及结构改进[J]. 刘丽岚,田汇冬,吴泽华,张鹏飞,周建华,彭宗仁. 高电压技术. 2018(10)
[2]环保型气体绝缘输电线路（GIL）技术发展[J]. 高克利,颜湘莲,王浩,何洁,李志兵,柏长宇,刘焱,黄河. 高电压技术. 2018(10)
[3]特高压GIL三支柱绝缘子结构参数分析与优化[J]. 吴泽华,王浩然,田汇冬,郭子豪,刘丽岚,彭宗仁. 高电压技术. 2018(10)
[4]用于气体绝缘输电线路的CF3I及其混合气体的散热能力分析[J]. 李冰,赵谡,张辉,肖登明. 高电压技术. 2018(08)
[5]第二代气体绝缘输电线路的温升数值计算[J]. 李冰,肖登明,赵谡,张辉. 电工技术学报. 2017(13)
[6]气体绝缘输电线路（GIL）的应用及发展[J]. 肖登明,阎究敦. 高电压技术. 2017(03)
[7]基于热力耦合分析的GIL热致伸缩特性及其影响因素[J]. 王健,陈超,李庆民,刘思华,王志远. 高电压技术. 2017(02)
[8]引入多重边界条件的GIS母线温度分布多场耦合计算及影响因素分析[J]. 陈强,李庆民,丛浩熹,李劲松,金虎,彭在兴. 电工技术学报. 2016(17)
[9]基于流体多组分传输的气体绝缘母线温度场数值计算与分析[J]. 吴晓文,舒乃秋,李洪涛,李玲. 中国电机工程学报. 2012(33)
[10]多组分气体热物性参数的计算方法[J]. 常勇强,曹子栋,赵振兴,刘宏. 动力工程学报. 2010(10)
本文编号：3145636
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