基于三相GIS电场分布的模型简化研究

doi:10.11985/2015.11.009

摘要/Abstract

摘要：

高压电场计算采用有限元法,针对有限元仿真精度与效率的矛盾,提出一种适用于电场有限元分析的模型简化原则。基于Infolytica软件建立145kV GIS三相母线模型,并分别以三相分支母线与盆式绝缘子为仿真目标,分析雷电冲击电压下模型的电场强度分布情况。以三相分支母线为仿真目标,三相分支母线位于简化模型的中心位置,简化模型与原模型的电场强度分布情况一致。以盆式绝缘子为仿真目标,盆式绝缘子位于简化模型的边缘位置,简化模型与原模型的电场强度分布差异较大。两种仿真结果对比表明,在有限元电场模型简化过程中,应把要分析的区域基本上处于中心位置,避免两边电场突变影响仿真精度。

关键词: 电场分析, 模型简化, 有限元分析, 三相母线模型

Abstract:

The finite element method is used to high voltage electric field calculation, for the contradiction between precision and efficiency in finite element electric field analysis, a kind of model simplification principle applied in electric field finite element analysis has been put forward. Three phase busbar model of 145kV GIS has been built based on Infloytica software. With the three-phase bus bar and basin insulator as simulation target respectively, the electric field intensity distribution of the model has been analyzed under lightning impulse voltage. Chosen three-phase bus bar as simulation target, it’s located in the center of the simplified model, the electric field intensity distribution of simplified model consistent with the original model. Chosen basin insulator as simulation target, it islocated in the edge of simplified model, the electric field intensity distribution of simplified model and the original model are differences. Compared of two kinds simulation results shown that during the simplification of finite element electric field model, the analysis of the area should be located in the center position to avoid influencing the simulation accuracy caused by mutating electric field on both sides.

Key words: Electric field analysis, model simplification, finite element analysis, three phase bus bar model

中图分类号:

TM595

李晓丹, 李水清, 方临川, 田晓霄. 基于三相GIS电场分布的模型简化研究[J]. 电气工程学报, 2015, 10(11): 58-62.

Li Xiaodan, Li Shuiqing , Fang Linchuan , Tian Xiaoxiao . Research on the Model Simplification Based on the Three-Phase GIS Electric Field Analysis[J]. Journal of Electrical Engineering, 2015, 10(11): 58-62.

图/表 8

表1

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参考文献 14

[1]	赵云学 . 800kV超高压SF₆断路器绝缘特性计算与喷口研究[D]. 沈阳:沈阳工业大学, 2007.
[2]	黎斌 . SF6高压电器设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 2003.
[3]	张红红 . 汽车座椅静强度有限元仿真分析及结构优化[D]. 沈阳:东北大学, 2006.
[4]	叶彪 . 客车乘客座椅骨架静强度分析的有限元模型简化[J]. 客车技术与研究, 2008(4):7-10.
	Ye Biao . FEM model simplification of static strength analysis for coach passenger seat frame[J]. Bus Technology and Research, 2008(4):7-10.
[5]	杜德润, 李爱群, 杨玉冬 , 等, 基于神经网络修正的结构有限元模型简化[J]. 东南大学学报, 2003,33(5):635-637.
	Du Deirun , Li aiqun, Yang Yudong, et al. Structural FEA model simplification based on neural netwoek’s modification[J]. Journal of Southeast University, 2003,33(5):635-637.
[6]	许建春, 卢鹏 . 1100kV GIS盆式绝缘子的性能[J]. 电力建设, 2010,31(8):91-93.
	Xu Jianchun, Lu Peng . Performance of the pan-type insulator for 1100kV GIS[J]. Electric Power Construction, 2010,31(8):91-93.
[7]	袁源 . 模型降阶化简算法在电磁场问题中应用分析[D]. 北京:北京邮电大学, 2010.
[8]	宁慧英 . 高压开关柜中三维电场的计算与分析[D]. 沈阳:沈阳工业大学, 2007.
[9]	朱晓辉, 孟峥峥, 王浩明 , 等. 运行高压交联聚乙烯电力电缆的介电性能[J]. 高电压技术, 2015,41(4):1090-1095.
	Zhu Xiaohui, Meng Zhengzheng, Wang Haoming , et al. Dielecric properties of operated high voltage XLPE power cable[J]. High Voltage Engineering, 2015,41(4):1090-1095.
[10]	Mecheri Y, Boukeezzi L, Boubakeur A, et al. Dielectric and mechanical behavior of Cross-Linked Polyethylene under thermal aging [C]. 2000 IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, Victoria, 2000: 560-563.
[11]	Rowland A T S, Dissado L A, Fu M L , et al. Effect of long-time electrical and thermal stresses upon the endurance capability of cable insulation material[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2009,16(5):1436-1443. doi: 10.1109/TDEI.2009.5293958
[12]	米雄刚 . GIS智能化母线的设计及实现[D]. 上海:华东理工大学, 2014.
[13]	严璋, 朱德恒 . 高电压绝缘技术[M]. 北京: 中国电力出版社, 2007: 164-168.
[14]	梁曦东 . 高电压工程[M]. 北京: 清华大学出版社, 2010: 70-74.

参数名称	数值
额定电压/kV	145
额定电流/A	3 150
额定频率/Hz	50
额定短时工频耐受电压/kV	275
额定雷电冲击耐受电压/kV	650

[1]	廖中源, 王英俊, 王书亭. 基于拓扑优化的变密度点阵结构体优化设计方法[J]. 机械工程学报, 2019, 55(8): 65-72.
[2]	石怀龙, 王建斌, 戴焕云, 邬平波. 地铁车辆轴箱吊耳断裂机理和试验研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(6): 122-128.
[3]	李跃, 田艳红, 丛森, 张伟玮. PCB组装板多器件焊点疲劳寿命跨尺度有限元计算[J]. 机械工程学报, 2019, 55(6): 54-60.
[4]	赵波, 殷森, 王晓博, 赵重阳. 超声纵-扭复合空心变幅杆的振动特性分析[J]. 机械工程学报, 2019, 55(5): 121-129.
[5]	阮智玮,阚超豪,王垒. 盆式绝缘子温度场仿真分析 ^*[J]. 电气工程学报, 2019, 14(3): 41-46.
[6]	韩锐,唐友义,徐熊明,焦凯凯,辛治铖,闫志伟,鲍晓华. 电动汽车异步电动机电磁噪声分析与仿真 ^*[J]. 电气工程学报, 2019, 14(3): 74-80.
[7]	宋敏. 有限元分析在接触网绝缘子电场分析中的应用[J]. 电气工程学报, 2019, 14(2): 108-114.
[8]	温玥, 陈章华. 基于各向异性损伤理论的AZ31B镁合金管材热态内压成形性能[J]. 机械工程学报, 2019, 55(18): 70-77.
[9]	韩勇, 彭乐园, 潘迪, 唐慧聪, 黄红武, 水野幸治. 基于仿真和动物试验的3岁儿童胸腹部软组织器官损伤风险研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(18): 132-141.
[10]	刘肖, 王理, 包陈, 王恺晴, 赵宇翔, 王浩, 徐祺. 含轴向对称裂纹锆合金包壳管断裂行为[J]. 机械工程学报, 2019, 55(16): 85-90.
[11]	杨江飞,管华,杨春华,鲍晓华. 负载变化对永磁同步电机性能的影响分析[J]. 电气工程学报, 2018, 13(9): 20-25.
[12]	王国林, 郑州, 张松, 李凯强, 杨建, 周海超. 跨座式单轨列车走行轮胎磨损控制方法研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(6): 78-85.
[13]	王允良, 郁大照, 刘书岩, 刘湘一. 航空结构宽板铆接搭接件承载性能数值研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(24): 160-165.
[14]	谢哲新, 龚哲元, 王田苗, 文力. 可控三维运动的软体驱动器仿真与试验[J]. 机械工程学报, 2018, 54(21): 11-18.
[15]	赵文勇, 刘湘波, 吴海江, 魏艳红, 张韬, 李卓. 基于逆向工程的焊接过程有限元模拟[J]. 机械工程学报, 2018, 54(2): 102-109.