低压开关柜母线温度场数值计算与分析

发布时间：2021-03-20 12:36

　　低压开关柜母线散热特性对其安全稳定运行至关重要。本文在全面考虑辐射与对流两种传热方式的基础上,采用有限元法建立热-流耦合模型求解低压开关柜母线温度场、速度场。并利用该模型分析了母线错位布置、间距大小对母线散热的影响,结果表明:在错位布置中工况3是5种母线错位排列中最优的,其三相母线温度比初始工况0分别低8.83 K、11.66 K、7.25 K;母线表面温度受母线间距影响,电流为1 200～1 800 A时母线之间最佳间距为50 mm。 

【文章来源】：电工电能新技术. 2020,39(10)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

低压开关柜物理模型及网格划分

为了加强计算过程的收敛性，采用了结构网格进行模型划分，并对母线局部进行加密，提高计算结果准确性，低压开关柜的网格划分如图1(b)所示。图2给出了低压开关柜进出口温差随网格数变化，由图2可知，温差随着网格数量的增加先增加然后趋于稳定。因此，一定范围内网格数对进出口温差影响较小，结合网格数越大对计算机硬件要求越高，本文采用约25万网格数进行数值模拟，网格数适宜且网格质量在0.7～1之间。数值模拟计算结果与实验数据[20]对比见表2，由于忽略了母线磁场的影响，直接采用式(8)进行母线热损耗的计算导致母线热损耗低于实际值，因此，造成数值模拟结果与实验值之间存在误差，本模型平均计算误差在3 K以内，在允许的误差范围内，所以本文采用的数值模型可靠。4 结果与讨论

基于本文建立的热-流耦合模型进行常见母线错位布置温升分析，有利于合理地了解母线布置形式，错位分析时仅调整母线位置，其他参数与图1(a)相同，母线具体的错位位置参数与形式如表3与图4所示。工况1表示将工况0(工况0即为图1(a)所示物理模型)中母线L3向上平移100 mm;工况2表示将工况0中母线L1、L3分别向上、下平移100 mm;工况3表示将工况0中母线L2向上平移100 mm;工况4表示将工况0中母线L2、L3分别向下、上平移100 mm。由图4可见，工况2、工况4比工况1、工况3下空气扰动范围广。上述现象是因为母线在垂直空间上错位布置时，在热压作用下形成了对受热气流的引导，说明合理的母线错位布置具有气流引导作用，有利于防止灰尘在低压开关柜底部累积。

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同散热条件对开关柜母线室温度分布影响探究[J]. 彭诗怡,阮江军,杜志叶,任君鹏,陈荆洲.  电工电能新技术. 2018(08)
[2]高压开关柜温度场数值分析[J]. 陈荆洲,杜志叶,王栋,任君鹏,阮江军.  电工电能新技术. 2018(01)
[3]电力开关设备温升仿真研究综述[J]. 侯国斌,邓晓峰,吴艺红,屈建宇,李兴文.  电器与能效管理技术. 2017(11)
[4]气体绝缘母线热计算及其影响因素分析[J]. 李玲,吴晓文,李洪涛,裴一乔.  电工技术学报. 2012(09)



本文编号：3091010