高压开关柜三维瞬态电场计算研究
发布时间：2022-01-25 10:10
高压开关柜运行过程中承受的不均匀电场将会导致绝缘介质内部或表面出现高场强区域,危害电力设备的安全可靠运行。针对12 kV铠装型移开式交流金属封闭开关设备,文中利用Ansys Maxwell建立了开关柜电缆室三维瞬态电场有限元仿真模型,获得了开关柜电缆室在10 kV系统标称电压下的电场分布特征和电场集中区域。在此基础上,研究了不同母线电压值、三相电压不平衡对触头盒、避雷器、接地开关支柱绝缘子以及母线相间处最大电场强度单元节点的影响。仿真结果表明:触头盒内部、避雷器高压端、接地开关支柱绝缘子与静触头接触处电场较为集中,且不同母线电压值、三相电压不平衡对上述部件所承受的瞬态电场影响很大。文中电场仿真结果对改善开关柜内部电场分布、现场运行维护具有一定参考价值。
【文章来源】：高压电器. 2020,56(10)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
电缆室结构模型图
取t=0.005 s时刻对开关柜电缆室电场分布进行分析，即A相母线瞬时电压为8.165 0 k V,B、C相母线瞬时电压为-4.082 5 k V，得到的电场分布见图2。由图2可以看出，触头盒内部、避雷器高压端、接地开关支柱绝缘子与静触头接触处电场较为集中，触头盒内部的最大电场强度值达到0.412 8 k V/mm，避雷器高压端最大场强值为2.077 53 k V/mm，支柱绝缘子最大电场强度值为0.585 47 k V/mm，而A、B母线相间最大场强值仅为0.099 34 k V/mm，电场分布极不均匀。为了能够得到触头盒、避雷器、接地开关支柱绝缘子和母线相间处在一个周期内的最大电场强度值以及随着时间的变化规律。因此，在Ansys Maxwell的后处理过程中，分别找出上述部件和母线相间处电场强度值最大的单元节点进行分析，然后通过Ansys Maxwell场后处理器定义A、B、C相触头盒中最大电场强度单元节点分别为触头盒A点、B点、C点；避雷器、支柱绝缘子类同；AB、BC母线相间处最大电场强度单元节点分别为相间A点、C点，得到这些节点的电场强度随着时间的变化曲线，见图3。
为了能够得到触头盒、避雷器、接地开关支柱绝缘子和母线相间处在一个周期内的最大电场强度值以及随着时间的变化规律。因此，在Ansys Maxwell的后处理过程中，分别找出上述部件和母线相间处电场强度值最大的单元节点进行分析，然后通过Ansys Maxwell场后处理器定义A、B、C相触头盒中最大电场强度单元节点分别为触头盒A点、B点、C点；避雷器、支柱绝缘子类同；AB、BC母线相间处最大电场强度单元节点分别为相间A点、C点，得到这些节点的电场强度随着时间的变化曲线，见图3。从图3中各节点的曲线可以看出，触头盒、避雷器、接地开关支柱绝缘子中的最大电场强度值都出现在各相电压峰值时刻，而AB母线相间、BC母线相间处最大电场强度值由于受到两相电压的共同作用，分别出现在0.004 s、0.01 s时刻。需要说明的是，由于仿真软件显示的原因，只能显示电场的大小不能显示方向[16]，因此图3所示电场曲线均位于坐标轴的上半部分，实际上电场强度也是按正弦规律变化的。其中，在一个周期内，避雷器的电场强度值为最大，支柱绝缘子和触头盒次之，母线相间处的电场强度值在四者中最小。利用Ansys Maxwell软件自带的查看时间载荷步处计算结果的功能，把周期内各节点处的最大电场强度值列出来，见表1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]40.5kV空气绝缘开关柜穿墙套管电场优化与结构设计[J]. 王海燕,朱志豪,费翔,朱彦卿,袁端磊. 高压电器. 2019(01)
[2]三相电压相角不平衡对避雷器在线监测量的影响[J]. 张露,汪涛,李华,谢齐家,李进扬,束龙,吴炫静. 湖北电力. 2018(05)
[3]开关柜内部故障电弧危害及其防护综述[J]. 李渊,淡淑恒. 高压电器. 2018(07)
[4]换流变压器极性反转三维瞬态电场计算[J]. 彭丽丹,李琳,张宁. 高压电器. 2018(06)
[5]高压开关柜内部电场仿真及其影响因素分析[J]. 贾勇勇,杨景刚,高山,陶风波,邹海,张国钢. 高压电器. 2017(06)
[6]基于Ansys仿真的开关柜局部放电研究[J]. 苏海博,普美娜,朱兆芳,易满成,李刚,杨爱军. 高压电器. 2017(02)
[7]10kV开关柜内部电弧故障的危害与保护[J]. 曾新雄,李新海,曾庆祝,孟晨旭,肖星,姚盛华. 广东电力. 2016(06)
[8]基于电压幅值的不平衡度算法[J]. 方伟明,程汉湘,钟榜,李勇,彭洁锋,阳海彪. 广东电力. 2016(04)
[9]一起40.5kV开关柜放电的原因分析及处理[J]. 潘益伟,陈建胜,林坚,金佳敏. 浙江电力. 2014(03)
[10]换流变压器在极性反转下的瞬态电场分布特性研究[J]. 陈健,李建柱,王建民,丁巧林,王海文. 陕西电力. 2011(11)
硕士论文
[1]10kV新型高压开关柜设计及仿真研究[D]. 曾国伟.吉林大学 2018
[2]电气开关柜母线电场非接触测量研究[D]. 刘晨朝.石家庄铁道大学 2018
[3]12kV开关柜绝缘特性和载流特性的研究及优化[D]. 孙硕.厦门理工学院 2018
[4]用于架空输电线路电压反演的工频电场测量方法研究[D]. 刘淮通.重庆大学 2017
[5]基于ANSYS的开关柜电场与温度场仿真计算[D]. 贾文卓.天津大学 2014
[6]高压开关柜中三维电场的计算与分析[D]. 宁慧英.沈阳工业大学 2007
本文编号：3608353
【文章来源】：高压电器. 2020,56(10)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
电缆室结构模型图
取t=0.005 s时刻对开关柜电缆室电场分布进行分析，即A相母线瞬时电压为8.165 0 k V,B、C相母线瞬时电压为-4.082 5 k V，得到的电场分布见图2。由图2可以看出，触头盒内部、避雷器高压端、接地开关支柱绝缘子与静触头接触处电场较为集中，触头盒内部的最大电场强度值达到0.412 8 k V/mm，避雷器高压端最大场强值为2.077 53 k V/mm，支柱绝缘子最大电场强度值为0.585 47 k V/mm，而A、B母线相间最大场强值仅为0.099 34 k V/mm，电场分布极不均匀。为了能够得到触头盒、避雷器、接地开关支柱绝缘子和母线相间处在一个周期内的最大电场强度值以及随着时间的变化规律。因此，在Ansys Maxwell的后处理过程中，分别找出上述部件和母线相间处电场强度值最大的单元节点进行分析，然后通过Ansys Maxwell场后处理器定义A、B、C相触头盒中最大电场强度单元节点分别为触头盒A点、B点、C点；避雷器、支柱绝缘子类同；AB、BC母线相间处最大电场强度单元节点分别为相间A点、C点，得到这些节点的电场强度随着时间的变化曲线，见图3。
为了能够得到触头盒、避雷器、接地开关支柱绝缘子和母线相间处在一个周期内的最大电场强度值以及随着时间的变化规律。因此，在Ansys Maxwell的后处理过程中，分别找出上述部件和母线相间处电场强度值最大的单元节点进行分析，然后通过Ansys Maxwell场后处理器定义A、B、C相触头盒中最大电场强度单元节点分别为触头盒A点、B点、C点；避雷器、支柱绝缘子类同；AB、BC母线相间处最大电场强度单元节点分别为相间A点、C点，得到这些节点的电场强度随着时间的变化曲线，见图3。从图3中各节点的曲线可以看出，触头盒、避雷器、接地开关支柱绝缘子中的最大电场强度值都出现在各相电压峰值时刻，而AB母线相间、BC母线相间处最大电场强度值由于受到两相电压的共同作用，分别出现在0.004 s、0.01 s时刻。需要说明的是，由于仿真软件显示的原因，只能显示电场的大小不能显示方向[16]，因此图3所示电场曲线均位于坐标轴的上半部分，实际上电场强度也是按正弦规律变化的。其中，在一个周期内，避雷器的电场强度值为最大，支柱绝缘子和触头盒次之，母线相间处的电场强度值在四者中最小。利用Ansys Maxwell软件自带的查看时间载荷步处计算结果的功能，把周期内各节点处的最大电场强度值列出来，见表1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]40.5kV空气绝缘开关柜穿墙套管电场优化与结构设计[J]. 王海燕,朱志豪,费翔,朱彦卿,袁端磊. 高压电器. 2019(01)
[2]三相电压相角不平衡对避雷器在线监测量的影响[J]. 张露,汪涛,李华,谢齐家,李进扬,束龙,吴炫静. 湖北电力. 2018(05)
[3]开关柜内部故障电弧危害及其防护综述[J]. 李渊,淡淑恒. 高压电器. 2018(07)
[4]换流变压器极性反转三维瞬态电场计算[J]. 彭丽丹,李琳,张宁. 高压电器. 2018(06)
[5]高压开关柜内部电场仿真及其影响因素分析[J]. 贾勇勇,杨景刚,高山,陶风波,邹海,张国钢. 高压电器. 2017(06)
[6]基于Ansys仿真的开关柜局部放电研究[J]. 苏海博,普美娜,朱兆芳,易满成,李刚,杨爱军. 高压电器. 2017(02)
[7]10kV开关柜内部电弧故障的危害与保护[J]. 曾新雄,李新海,曾庆祝,孟晨旭,肖星,姚盛华. 广东电力. 2016(06)
[8]基于电压幅值的不平衡度算法[J]. 方伟明,程汉湘,钟榜,李勇,彭洁锋,阳海彪. 广东电力. 2016(04)
[9]一起40.5kV开关柜放电的原因分析及处理[J]. 潘益伟,陈建胜,林坚,金佳敏. 浙江电力. 2014(03)
[10]换流变压器在极性反转下的瞬态电场分布特性研究[J]. 陈健,李建柱,王建民,丁巧林,王海文. 陕西电力. 2011(11)
硕士论文
[1]10kV新型高压开关柜设计及仿真研究[D]. 曾国伟.吉林大学 2018
[2]电气开关柜母线电场非接触测量研究[D]. 刘晨朝.石家庄铁道大学 2018
[3]12kV开关柜绝缘特性和载流特性的研究及优化[D]. 孙硕.厦门理工学院 2018
[4]用于架空输电线路电压反演的工频电场测量方法研究[D]. 刘淮通.重庆大学 2017
[5]基于ANSYS的开关柜电场与温度场仿真计算[D]. 贾文卓.天津大学 2014
[6]高压开关柜中三维电场的计算与分析[D]. 宁慧英.沈阳工业大学 2007
本文编号：3608353
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3608353.html
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