GIL中盆式绝缘子多物理场耦合仿真研究
发布时间：2021-05-31 16:30
随着经济和工业的快速发展,电网装机容量需求逐渐增大,大容量、长距离、电压等级高的电力传输技术也开始进入迅速发展阶段。不过气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）在运行过程中,电流流过高压导体时会导致设备发热,降低其绝缘水平,引起局部放电甚至导致绝缘击穿,进而影响设备的可靠运行。在此研究领域最主要的是明确盆式绝缘子的温度分布规律及温度场下的电场分布。本文建立GIL气室三维热-流-电耦合数值分析数学模型。针对实际GIL管廊为背景,利用有限体积法计算GIL在稳态下的温度场,取2m长为研究对象,由于GIL管道内部呈轴对称,给出了合理的简化模型,所以只建立1/2模型。假设GIL不考虑邻近效应,气体均为不可压缩气体,不考虑GIL涡流损耗。中心导杆为热源,导体通过自然对流和辐射传热给外壳,由于GIL放置于隧道中,不考虑太阳辐射的作用,外壳通过自然对流与外界环境进行热量传递。在盆式绝缘子温度场仿真研究的基础上,以及绝缘子电导率随温度的变化规律,进行多物理场耦合计算分析,对比不同环境因素对盆式绝缘子电场的影响规律。研究结果表明:以环境温度293K,负载电流3150A,绝缘气体压强0.7MPa为分析对象,分析其...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苏通GIL综合管廊工程
甏?汉稍诵校?行牡几四诮苟?炔??娜攘渴沟几宋露壬?撸?湮律?太高会降低设备的绝缘水平，甚至引起绝缘故障。设备运行时，中心导杆载流发热将影响其内部温度空间分布均匀度，在母线中起隔离及支撑作用的绝缘子温度分布也将受影响，温度呈非均匀分布。绝缘子电导率变化，电场强度分布随着变化。而GIL设备温度是判断设备能否安全运行的重要指标之一，绝缘子电场强度也是判断设备闪络故障的重要因素。因此根据直流绝缘设备运行的具体工况，在考虑温度梯度情况下精确地对绝缘子进行绝缘结构分析显得尤为必要。绝缘子绝缘故障如图1.2所示。图1.2绝缘子绝缘故障Fig.1.2Insulatorinsulationfailure基于上述分析，以实际GIL为研究对象，建立三维GIL中盆式绝缘子多物理场耦合模型，精准地计算绝缘子流体尝热尝电场的物理特性，分析其实际运行时的温度分布规律及电场强度分布，对于分析其在HVDC系统中的运行状态具有重要意义。1.2国内外发展现状1.2.1GIL研究现状20世纪70年代，世界上第一条GIL线路采用纯SF6气体作为绝缘气体，由美国CGIT
第2章绝缘子多物理场耦合数值模型9411TTAQCvc（2.2）1111001002211424101AATTCAQRC（2.3）3111QTThACC（2.4）式中，T1含义为中心导杆的温度，T2为外壳的温度，T3为绝缘气体的温度，T4为绝缘子的温度，A1，A2分别为中心导杆、外壳内表面的表面积，Ac为绝缘子与中心导杆接触面积；ε1，ε2分别为中心导杆，外壳内表面的辐射率；λ1为绝缘子与中心导杆之间的传热系数；h1为绝缘气体与中心导杆之间的对流换热系数；C0为斯忒藩-玻耳兹曼常量，其数值为5.67×10-842/KmW。相关的传热示意图如下所示。图2.1GIL热交换示意图Fig.2.1GILheatexchangediagram由导体传递到外壳的热量CP。在一定热平衡情况下，这些热量可通过辐射与自然对流模式进行传递，分别记为QRE和QCE。在此基础上进行理论分析可确定出如下第二热平衡方程式[56]：CERECQQP（2.5）4542303TTCAQRE（2.6）5223QTThACE（2.7）式中，A3为外壳外表面的面积，T5为外部环境的温度，h2为外部空气与外壳外表面换热系数；ε3为外壳外表面的辐射率；
【参考文献】：
期刊论文
[1]GIS温度场分布特性及影响因素的有限元仿真研究[J]. 马波,吴旭涛,李秀广,倪辉,孙善源,庞培川,李军浩. 绝缘材料. 2019(03)
[2]智能巡检机器人系统在苏通GIL综合管廊工程中的应用[J]. 腾云,陈双,邓洁清,马勇,赵科,钟岚. 高电压技术. 2019(02)
[3]环境因素影响下GIL温升特性的仿真计算分析[J]. 周利军,张讥培,王朋成,仇祺沛,何健,刘栋财. 电力自动化设备. 2019(01)
[4]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)
[5]苏通GIL综合管廊声传播特性仿真研究[J]. 李永亮,唐俊,党冬,闫晔,刘之方. 声学技术. 2018(04)
[6]节点解析法研究特高压廊管气体绝缘输电线路的热特性[J]. 徐亮,龙艳,张高爽,高建民,李云龙. 西安交通大学学报. 2018(05)
[7]特高压交流GIL输电技术研究及应用[J]. 李鹏,颜湘莲,王浩,张乔根,金光耀,高煜,穆双录. 电网技术. 2017(10)
[8]基于外壳热分布的气体绝缘母线温度计算模型[J]. 李彦彰,舒乃秋,刘亚男,常怡东. 电测与仪表. 2017(18)
[9]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)
[10]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)
硕士论文
[1]计及温度的GIS盆式绝缘子气隙缺陷特性的研究[D]. 李意.中国矿业大学 2018
[2]气体绝缘金属封闭输电线路的仿真与试验研究[D]. 仲留寄.苏州大学 2016
[3]基于准分布式光纤测温技术的GIS母线触点温度在线监测系统的研究[D]. 周娜.华北电力大学 2014
[4]高压GIS多物理耦合场分析及温度监测系统的研发[D]. 康添慧.湖南大学 2014
本文编号：3208579
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苏通GIL综合管廊工程
甏?汉稍诵校?行牡几四诮苟?炔??娜攘渴沟几宋露壬?撸?湮律?太高会降低设备的绝缘水平，甚至引起绝缘故障。设备运行时，中心导杆载流发热将影响其内部温度空间分布均匀度，在母线中起隔离及支撑作用的绝缘子温度分布也将受影响，温度呈非均匀分布。绝缘子电导率变化，电场强度分布随着变化。而GIL设备温度是判断设备能否安全运行的重要指标之一，绝缘子电场强度也是判断设备闪络故障的重要因素。因此根据直流绝缘设备运行的具体工况，在考虑温度梯度情况下精确地对绝缘子进行绝缘结构分析显得尤为必要。绝缘子绝缘故障如图1.2所示。图1.2绝缘子绝缘故障Fig.1.2Insulatorinsulationfailure基于上述分析，以实际GIL为研究对象，建立三维GIL中盆式绝缘子多物理场耦合模型，精准地计算绝缘子流体尝热尝电场的物理特性，分析其实际运行时的温度分布规律及电场强度分布，对于分析其在HVDC系统中的运行状态具有重要意义。1.2国内外发展现状1.2.1GIL研究现状20世纪70年代，世界上第一条GIL线路采用纯SF6气体作为绝缘气体，由美国CGIT
第2章绝缘子多物理场耦合数值模型9411TTAQCvc（2.2）1111001002211424101AATTCAQRC（2.3）3111QTThACC（2.4）式中，T1含义为中心导杆的温度，T2为外壳的温度，T3为绝缘气体的温度，T4为绝缘子的温度，A1，A2分别为中心导杆、外壳内表面的表面积，Ac为绝缘子与中心导杆接触面积；ε1，ε2分别为中心导杆，外壳内表面的辐射率；λ1为绝缘子与中心导杆之间的传热系数；h1为绝缘气体与中心导杆之间的对流换热系数；C0为斯忒藩-玻耳兹曼常量，其数值为5.67×10-842/KmW。相关的传热示意图如下所示。图2.1GIL热交换示意图Fig.2.1GILheatexchangediagram由导体传递到外壳的热量CP。在一定热平衡情况下，这些热量可通过辐射与自然对流模式进行传递，分别记为QRE和QCE。在此基础上进行理论分析可确定出如下第二热平衡方程式[56]：CERECQQP（2.5）4542303TTCAQRE（2.6）5223QTThACE（2.7）式中，A3为外壳外表面的面积，T5为外部环境的温度，h2为外部空气与外壳外表面换热系数；ε3为外壳外表面的辐射率；
【参考文献】：
期刊论文
[1]GIS温度场分布特性及影响因素的有限元仿真研究[J]. 马波,吴旭涛,李秀广,倪辉,孙善源,庞培川,李军浩. 绝缘材料. 2019(03)
[2]智能巡检机器人系统在苏通GIL综合管廊工程中的应用[J]. 腾云,陈双,邓洁清,马勇,赵科,钟岚. 高电压技术. 2019(02)
[3]环境因素影响下GIL温升特性的仿真计算分析[J]. 周利军,张讥培,王朋成,仇祺沛,何健,刘栋财. 电力自动化设备. 2019(01)
[4]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)
[5]苏通GIL综合管廊声传播特性仿真研究[J]. 李永亮,唐俊,党冬,闫晔,刘之方. 声学技术. 2018(04)
[6]节点解析法研究特高压廊管气体绝缘输电线路的热特性[J]. 徐亮,龙艳,张高爽,高建民,李云龙. 西安交通大学学报. 2018(05)
[7]特高压交流GIL输电技术研究及应用[J]. 李鹏,颜湘莲,王浩,张乔根,金光耀,高煜,穆双录. 电网技术. 2017(10)
[8]基于外壳热分布的气体绝缘母线温度计算模型[J]. 李彦彰,舒乃秋,刘亚男,常怡东. 电测与仪表. 2017(18)
[9]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)
[10]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)
硕士论文
[1]计及温度的GIS盆式绝缘子气隙缺陷特性的研究[D]. 李意.中国矿业大学 2018
[2]气体绝缘金属封闭输电线路的仿真与试验研究[D]. 仲留寄.苏州大学 2016
[3]基于准分布式光纤测温技术的GIS母线触点温度在线监测系统的研究[D]. 周娜.华北电力大学 2014
[4]高压GIS多物理耦合场分析及温度监测系统的研发[D]. 康添慧.湖南大学 2014
本文编号：3208579
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3208579.html
