10kV触头盒污秽、局部缺陷状态下的电场仿真研究

发布时间：2017-10-02 13:25

  本文关键词：10kV触头盒污秽、局部缺陷状态下的电场仿真研究

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【摘要】：随着我国电力系统的不断发展,开关柜以其结构简单、维护工作小、便于操作等优点大量应用于电力系统中。绝缘问题是电力设备安全稳定运行的关键影响因素之一。开关柜作为电力系统中重要的一员,研究其绝缘性能是十分必要的,而触头盒作为开关柜中重要的绝缘件,对可能导致其绝缘性能损坏的因素进行研究十分重要。目前国内外对于高压绝缘损坏的研究主要集中在高压绝缘子,从多个角度出发,对引起绝缘子损坏的原因进行了分析。但对于开关柜内部触头盒绝缘损坏的研究却不多。本文提出对开关柜母线室建立三维模型,从电场的角度分析污秽和气泡缺陷这两种情况对触头盒的影响。本文首先对污秽度的检测、污闪、气泡放电的国内外研究现状进行了介绍,分析了电场计算的理论基础,对本文使用的仿真软件ANSYS进行了简单的介绍,同时详细介绍了有限元法计算电场的过程。本文借助有限元分析软件ANSYS,建立开关柜母线室三维立体模型,对触头盒表面存在干污秽、湿污秽、干燥带、局部污秽这几种可能导致触头盒绝缘损坏的情况进行了详细的分析,分析了在这几种情况下触头盒表面电位与电场强度的变化情况。仿真结果表明：干污秽对触头盒表面电场强度影响较小,对触头盒性能没有影响；湿污秽导致触头盒表面最大电场强度是正常情况时的1/10,但泄露电流却为正常时的107倍；干燥带导致其边缘处电场强度是正常情况时的5倍。其次分析了触头盒存在气泡缺陷时的电场分布情况,对不同位置、不同大小的气泡缺陷分别进行了详细的研究,分析它们对电场强度的影响。结果表明越靠近开关柜柜壁的位置,气泡缺陷内部电场畸变越大,越容易引起气泡内部气体放电。最后对触头盒在标准雷电冲击耐受电压下的绝缘性能进行了分析,选取两种具有代表性的情形进行分析,分别对开关柜母线室施加三相冲击和单相冲击。结果表明,雷电冲击增加了触头盒表面电场强度,并使触头盒内部局部区域电场强度达到空气击穿场强。
【关键词】：开关柜 触头盒 污秽 气泡缺陷 标准雷电冲击 绝缘性能
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM591;TM855
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 开关柜绝缘损坏研究现状11-14
• 1.2.2 气泡放电模型研究现状14-15
• 1.3 论文的主要研究内容15-16
• 第2章 电场数值分析计算16-25
• 2.1 电磁场数值解法16-18
• 2.2 ANSYS有限元分析软件18-20
• 2.3 ANSYS有限元法理论基础20-24
• 2.3.1 电磁场基本理论——麦克斯韦方程组20-21
• 2.3.2 一般形式的电磁场微分方程21-22
• 2.3.3 电磁场中常见边界条件22
• 2.3.4 三维有限元方法基本理论22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 存在污秽触头盒电场仿真分析与验证25-49
• 3.1 开关柜母线室计算模型建立25-28
• 3.2 结果分析28-44
• 3.2.1 正常情况28-31
• 3.2.2 触头盒表面全覆盖污秽31-39
• 3.2.3 触头盒表面存在局部污秽39-44
• 3.3 测量验证44-47
• 3.3.1 工频电场测量原理简介44-45
• 3.3.2 测量工具简介45
• 3.3.3 测量方法说明45-46
• 3.3.4 结果对比46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 存在局部气泡缺陷触头盒仿真分析49-59
• 4.1 气泡局部放电49-51
• 4.1.1 局部放电的特征49-50
• 4.1.2 局部放电的分类50-51
• 4.2 气泡缺陷对电位的影响51-53
• 4.3 气泡缺陷对电场强度的影响53-57
• 4.3.1 不同大小气泡缺陷对电场强度的影响53-55
• 4.3.2 不同位置气泡缺陷对电场强度的影响55-57
• 4.4 电压等级对缺陷处电场的影响57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 污秽与缺陷状态雷电冲击分析59-67
• 5.1 触头盒表面存在20mm宽干燥带59-63
• 5.2 触头盒内部存在半径为3mm气泡缺陷63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 总结与展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 附录A 攻读学位期间科研成果74

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本文编号：959866