基于多物理场耦合的气体绝缘母线触头接触温升有限元计算

触头接触温升与气体绝缘母线的运行状态以及可靠性密切相关。建立了气体绝缘母线三维涡流场分析模型计算母线各部分原件的功率损耗,并将其作为热载荷输入流场以及温度场有限元分析模型,计算出了母线温度场分布。为了模拟接触电阻且不影响母线温度场分布情况,合理简化了触头结构。基于计算流体力学理论,采用多组分传输方法计算母线内外不同气体的对流换热问题,避免了反复迭代求解对流换热系数。考虑了接触电阻以及气体热物性参数随温度变化的特性。多物理场耦合计算结果与实测值的对比结果表明了接触电阻简化的合理性以及母线温升计算模型的有效性。所提出的模型对于母线触头过热状态监测提供了方法和依据。

考虑触头结构的气体绝缘母线热网络模型

为实现对气体绝缘母线(GIB)过热性故障的及时诊断,该文提出一种GIB设备触指和外壳温度快速精确计算方法。该方法基于热电类比和传热学原理,建立包含触头结构的GIB热网络模型。利用圆盘接触的单热流通道(CMY)模型计算了触指与导电杆、基座之间的接触热阻,通过有限元数值模拟试验获取GIB各部件表面的非线性对流换热热阻及辐射换热热阻。利用GIB温升原型物理试验对基于热网络模型的GIB触指和外壳平均温度计算结果进行了验证。结果表明:在不同测试电流作用下,热网络法的计算速度约为有限元法的34倍,GIB外壳及触指温度热网络模型计算值与实测值之间误差最大为9.5%,最小为0.2%,验证了所建立的气体绝缘母线热网络模型的有效性。该模型可用于快速评估GIB设备外壳及触指温度,为GIB设备的热设计和温升状态监测提供了一种有效的分析方法。

气体绝缘母线三维涡流场有限元分析研究

涡流损耗是气体绝缘母线(GIBs)温升的主要原因,为了提高GIB温升计算精度,建立准确的涡流场分析模型尤为必要。以某126 kV三相共箱式气体绝缘母线为研究对象,对触头结构进行了适当简化,考虑了触头接触电阻,并对其进行等效处理,采用A,φ-A法建立母线正弦稳态三维涡流场数学模型,并利用伽辽金法对模型进行有限元离散,计算出近似额定负载电流条件下GIB的电流密度及焦耳热损耗分布。结果表明,因接触电阻产生的焦耳热损耗约占GIB整体功率损耗的40%,在进行母线热分析时不能够忽略触头接触电阻对母线温度场计算造成的影响。该模型对于提高GIB温升计算的准确性具有实际意义。

母线槽插座结构装置设计探讨

分析研究了目前市场上母线槽插座结构装置存在的问题,以及影响插座装置性能的主要因素,主要从减小接触电阻,增大插入点之间的安全距离,插件的互换性、插接单元推进、定位、固定等方面综合考虑,对插座装置的各零部件进行合理的优化设计,制造了具有弹性压力,实现了线性接触,能独立安装相线插件的母线槽插座结构装置,解决了插座装置在使用过程中因发热、松动、短路而引发的安全事故,使插座结构装置更加经济、安全、可靠。