C-GIS的电场计算及绝缘分析

摘要

近年来,随着计算机技术的不断发展,电场数值计算在中国开关行业中的应用也已进入了一个新的阶段.使用计算机的数值模拟技术,可以较精确地预测元件的电场分布情况,进而对其进行结构优化.产品开发周期的缩短、电气性能和可靠性的提高以及设备的小型化都离不开电场数值计算技术的应用.该文引进了有限元法计算软件并进行了实用性开发研究.中压箱式气体绝缘金属封闭开关设备(简称C-GIS)是全封闭组合电器(简称GIS)与金属封闭开关设备技术相组合的产物.它把母线、断路器、隔离开关、互感器等高压元件装在一个密封的金属柜中,内充稍高于大气压的绝缘气体介质SF<,6>,并以电缆终端作为进出线,整个高压系统处于完全密封的状态.由于采用了性能优异的SF<,6>气体作为绝缘,柜体的外形尺寸大大缩小,有利于向小型化发展.当前,小型化是高压电器的重要发展方向之一,实现C-GIS的小型化,就必须对C-GIS内部各部位的电场分布有详尽的了解,针对结果中的薄弱环节,进行优化改进.该文以有限元理论为基础,以中压六氟化硫充气柜(C-GIS)的三维静态电场为研究对象,建立数学模型.采用数值计算,分别绘出了三工位开关为直动式结构和转动式结构的单相充气柜的三维电场分布,并与试验结果相结合,得出了在此种结构下的击穿场强安全值,为工程设计提供了绝缘校核基准.配有真空断路器的小型化C-GIS是新式复合绝缘开关的重要代表,在中国的城市电网改造中有着广阔的应用前景.该文对12kV真空灭弧室内的电场进行了计算,考虑了开域场的影响,采用有效面积理论,计算了其击穿场强,研究了中封屏蔽罩的作用,并对其结构进行改进,从计算结果来看,体积有减小的可能性.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明和关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1 C-GIS的特点及发展

1.2课题研究的意义

1.3电场数值计算方法在高压电器中的应用

1.4课题研究内容

2电场计算方法及ANSYS的使用

2.1计算方法

2.2 ANSYS的使用

2.3有限元法计算实例

2.3.1计算结果的分析

2.4小结

3 C-GIS的电场计算

3.1概述

3.2计算模型的处理及计算结果的精度校核

3.2.1计算模型的建立及其剖分处理

3.2.2利用子模型法进行精度校核

3.3计算和试验结果分析与绝缘校核

3.3.1加压方式

3.3.2电场分布的计算结果与击穿场强的确定

3.4小结

4 C-GIS中真空断路器灭弧室电场数值计算

4.1概述

4.1.1真空断路器的发展及其在C-GIS中的应用

4.1.2真空击穿机理

4.1.3真空灭弧室内的主要绝缘结构

4.1.4真空灭弧室中电击穿场强的计算

4.2真空灭弧室的电场计算

4.2.1双瓷套真空灭弧室电场计算与分析

4.2.2与其它真空灭弧室结构的比较

4.3小结

5结论

6参考文献

7硕士期间发表的论文

8致谢