高温高电压固体蓄热装置电磁场绝缘特性研究
发布时间：2022-02-22 19:25
随着全国弃风现象的频发,利用弃风余电进行蓄热供暖得到了大面积的推广。由于电压等级较高,蓄热装置绝缘问题也越来越发凸显。正常工作下蓄热装置内部温度可达500℃左右,再加上几十千伏的电压,蓄热装置内形成了一种高温高电压的环境,特别是刚开始烘炉时蓄热砖体内部湿气向外蒸发,形成一种高温高电压潮湿工况,蓄热装置内部导体（加热丝）极易产生绝缘击穿,造成蓄热单元损坏,降低装置绝缘强度。针对蓄热装置绝缘问题,本文对装置进行了如下绝缘优化设计,主要内容如下:首先,对蓄热装置基本工作原理及内部导体的选材计算进行了简单介绍,针对内部导体加热丝丝型排列不合理而产生的压降过大现象,这里总结出了一种新的排布方案,降低了相邻加热丝之间压降,避免了空气击穿,损坏蓄热单元。其次,分析蓄热装置中基本传热方式,根据传热学基本原理推出加热丝的焦耳热计算公式;随后说明温度场与电场和磁场之间的耦合形式以及电场和磁场在蓄热装置中的应用,并分析这几种场强在蓄热装置中的边界条件。利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对采用不同加热丝丝型的蓄热装置进行热电耦合仿真,分析不同丝型下温度场和电场分布情况,针对装置中存在的...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 选题意义
1.2 蓄热装置绝缘性能国内外研究发展概况
1.2.1 蓄热装置的传热特性研究现状
1.2.2 蓄热装置电场分布特性研究现状
1.2.3 蓄热装置电磁场分布特性研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 蓄热装置内部加热丝选型及排布结构优化
2.1 蓄热装置内部加热丝排布存在的问题
2.2 蓄热装置内部加热丝丝型的选择与计算
2.3 蓄热装置内部加热丝排布结构解决方案
2.4 本章小结
第3章 蓄热装置中温度场和电磁场分析
3.1 蓄热装置温度场计算分析
3.1.1 热传导的基本原理
3.1.2 热对流与热辐射的微分方程
3.1.3 蓄热装置热源加热丝的焦耳热计算
3.2 温度对蓄热装置静电场影响分析
3.2.1 温度对装置内部介质的影响
3.2.2 蓄热装置三维静电场的有限元原理
3.3 蓄热装置磁场基本理论分析
3.3.1 Biot-Savart Law
3.3.2 蓄热装置中温度场与磁场之间的耦合分析
3.4 本章小结
第4章 蓄热装置在高温下不同丝型的绝缘性能分析
4.1 有限元仿真工具介绍及前处理
4.1.1 有限元仿真工具COMSOL Multiphysics简介
4.1.2 材料选择及参数设置
4.1.3 边界条件及激励
4.2 采用螺旋形时装置绝缘性能仿真分析
4.2.1 模型的建立与网格剖分
4.2.2 仿真结果分析
4.3 采用U形时装置绝缘性能仿真分析
4.3.1 模型的建立与网格剖分
4.3.2 仿真结果分析
4.4 本章小结
第5章 蓄热装置磁场耦合叠加特性仿真分析
5.1 蓄热装置磁场数学模型
5.2 蓄热装置磁场仿真分析
5.3 实验验证
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态电热储能系统热力计算方法研究[J]. 邢作霞,赵海川,葛维春,朱建新,田政. 太阳能学报. 2019(02)
[2]大型风电场风能资源及其利用状况评估[J]. 李争荣,王理峰,黄昕玥,朱华阳. 电子制作. 2018(18)
[3]多能互补能源综合利用关键技术研究现状及发展趋势[J]. 钟迪,李启明,周贤,彭烁,王保民. 热力发电. 2018(02)
[4]风电场风能利用效率测量与评价[J]. 汪慧玲. 九江学院学报(自然科学版). 2017(01)
[5]新能源消纳关键因素分析及解决措施研究[J]. 舒印彪,张智刚,郭剑波,张正陵. 中国电机工程学报. 2017(01)
[6]用户互动负荷模型及其微电网日前经济调度的应用[J]. 孙川,汪隆君,许海林. 电网技术. 2016(07)
[7]新能源电力系统中需求侧响应关键问题及未来研究展望[J]. 曾博,杨雍琦,段金辉,曾鸣,欧阳邵杰,李晨. 电力系统自动化. 2015(17)
[8]复杂电场作用下换流变压器套管绝缘特性分析[J]. 林莘,温苗,沈文,冀田. 高压电器. 2015(04)
[9]温度对复合电压下油纸绝缘电场分布的影响[J]. 池明赫,陈庆国,王新宇,王永红,魏新劳. 中国电机工程学报. 2015(06)
[10]智能电网下计及用户侧互动的发电日前调度计划模型[J]. 刘小聪,王蓓蓓,李扬,姚建国,杨胜春. 中国电机工程学报. 2013(01)
硕士论文
[1]基于电—热场仿真和红外检测的瓷套式电缆终端局部异常发热研究[D]. 徐涛.华南理工大学 2016
[2]温度对换流变压器油纸绝缘击穿特性影响的研究[D]. 朱晓伟.哈尔滨理工大学 2011
[3]国内典型电热合金的组织及性能对比研究[D]. 胡春霞.兰州理工大学 2009
[4]电蓄热技术的试验研究[D]. 金听祥.河南农业大学 2002
本文编号：3640079
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 选题意义
1.2 蓄热装置绝缘性能国内外研究发展概况
1.2.1 蓄热装置的传热特性研究现状
1.2.2 蓄热装置电场分布特性研究现状
1.2.3 蓄热装置电磁场分布特性研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 蓄热装置内部加热丝选型及排布结构优化
2.1 蓄热装置内部加热丝排布存在的问题
2.2 蓄热装置内部加热丝丝型的选择与计算
2.3 蓄热装置内部加热丝排布结构解决方案
2.4 本章小结
第3章 蓄热装置中温度场和电磁场分析
3.1 蓄热装置温度场计算分析
3.1.1 热传导的基本原理
3.1.2 热对流与热辐射的微分方程
3.1.3 蓄热装置热源加热丝的焦耳热计算
3.2 温度对蓄热装置静电场影响分析
3.2.1 温度对装置内部介质的影响
3.2.2 蓄热装置三维静电场的有限元原理
3.3 蓄热装置磁场基本理论分析
3.3.1 Biot-Savart Law
3.3.2 蓄热装置中温度场与磁场之间的耦合分析
3.4 本章小结
第4章 蓄热装置在高温下不同丝型的绝缘性能分析
4.1 有限元仿真工具介绍及前处理
4.1.1 有限元仿真工具COMSOL Multiphysics简介
4.1.2 材料选择及参数设置
4.1.3 边界条件及激励
4.2 采用螺旋形时装置绝缘性能仿真分析
4.2.1 模型的建立与网格剖分
4.2.2 仿真结果分析
4.3 采用U形时装置绝缘性能仿真分析
4.3.1 模型的建立与网格剖分
4.3.2 仿真结果分析
4.4 本章小结
第5章 蓄热装置磁场耦合叠加特性仿真分析
5.1 蓄热装置磁场数学模型
5.2 蓄热装置磁场仿真分析
5.3 实验验证
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态电热储能系统热力计算方法研究[J]. 邢作霞,赵海川,葛维春,朱建新,田政. 太阳能学报. 2019(02)
[2]大型风电场风能资源及其利用状况评估[J]. 李争荣,王理峰,黄昕玥,朱华阳. 电子制作. 2018(18)
[3]多能互补能源综合利用关键技术研究现状及发展趋势[J]. 钟迪,李启明,周贤,彭烁,王保民. 热力发电. 2018(02)
[4]风电场风能利用效率测量与评价[J]. 汪慧玲. 九江学院学报(自然科学版). 2017(01)
[5]新能源消纳关键因素分析及解决措施研究[J]. 舒印彪,张智刚,郭剑波,张正陵. 中国电机工程学报. 2017(01)
[6]用户互动负荷模型及其微电网日前经济调度的应用[J]. 孙川,汪隆君,许海林. 电网技术. 2016(07)
[7]新能源电力系统中需求侧响应关键问题及未来研究展望[J]. 曾博,杨雍琦,段金辉,曾鸣,欧阳邵杰,李晨. 电力系统自动化. 2015(17)
[8]复杂电场作用下换流变压器套管绝缘特性分析[J]. 林莘,温苗,沈文,冀田. 高压电器. 2015(04)
[9]温度对复合电压下油纸绝缘电场分布的影响[J]. 池明赫,陈庆国,王新宇,王永红,魏新劳. 中国电机工程学报. 2015(06)
[10]智能电网下计及用户侧互动的发电日前调度计划模型[J]. 刘小聪,王蓓蓓,李扬,姚建国,杨胜春. 中国电机工程学报. 2013(01)
硕士论文
[1]基于电—热场仿真和红外检测的瓷套式电缆终端局部异常发热研究[D]. 徐涛.华南理工大学 2016
[2]温度对换流变压器油纸绝缘击穿特性影响的研究[D]. 朱晓伟.哈尔滨理工大学 2011
[3]国内典型电热合金的组织及性能对比研究[D]. 胡春霞.兰州理工大学 2009
[4]电蓄热技术的试验研究[D]. 金听祥.河南农业大学 2002
本文编号：3640079
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