应用三维电磁–热–流耦合场分析法计算换流变压器干式套管的温度场分布

换流变压器阀侧干式套管主绝缘材料为环氧树脂/皱纹纸复合材料,散热能力较差,随着输送功率的提高,套管载流量的升高,发热问题已成为制约换流变干式套管安全稳定运行的瓶颈。该文以400k V换流变干式套管为研究对象,采用三维电磁–热–流耦合场分析方法,考虑了热辐射、热传导和对流传热的影响,计算分析了其三维温度场分布,得出了套管内部的温度分布规律。同时,为了验证所用仿真方法的准确性,对400k V换流变干式套管进行了温升试验,对比了测量点的仿真计算结果与温升试验结果,试验结果表明仿真结果与测量结果的差值低于8%,证明了该方法的合理性,可为换流变干式套管的设计提供计算依据。

不同敷设环境下高压交流海底电缆导体温度和载流量的计算分析

为了提高海底电缆容量利用率、安全性、可靠性,针对传统的导体温度与载流量计算方法仅适用于特定敷设条件的缺陷,以某风电项目的三芯220 kV光纤复合海缆为研究对象,使用COMSOL有限元软件,建立了海缆及其敷设环境的二维有限元模型。对电磁–热–流多物理场耦合进行了仿真分析,研究了海水温度、海水流速、埋设深度和载流量对海缆导体温度的影响,并通过拟合仿真结果推导了导体温度和载流量的经验公式。结果显示,在工程领域常用的传统模型和IEC解析公式的默认流速和埋深条件下,该仿真模型及经验公式的载流量计算结果与传统模型和IEC解析公式的相对误差都在7%以内;仿真模型与经验公式之间的误差在5%以内。该结果表明,利用所提仿真模型及经验公式可以分析不同敷设环境下的载流量变化规律。

考虑气流场影响的GIS温升计算与实验研究

准确计算GIS温升对于产品优化设计、缩短研发周期和降低研发成本等具有重要意义。为此,针对一台126kV三相共箱式GIS,考虑接触电阻、邻近与趋肤效应以及涡流效应的作用,首先建立了电磁–热耦合仿真模型,仿真分析了2 200 A电流条件下GIS的损耗分布及温升特性;接着为了进一步研究气流场对温升的影响,建立了GIS的电磁–热–流耦合模型,对比分析了仅计及GIS内部SF6气体流体域、同时考虑GIS内部SF6和外部空气流体域两种方法的温升计算结果;最后开展了2 200 A电流下的温升实验。结果表明:隔离开关导体的损耗密度要高于断路器导体,且接触电阻的损耗密度最大;考虑内、外流体域的计算方法精度最高,最大相对误差小于10%。研究为GIS温升特性的工程设计提供了有效的方法,也可为其他电力设备的温升计算提供技术参考。