户内气体绝缘输电线路温升数值计算模型的研究

气体绝缘输电线路(GIL)载流量与温升密切相关,因此准确的温升计算对于GIL产品设计具有重要意义。建立了电磁场分析模型,计算出户内GIL导体与外壳功率损耗,并以该损耗作为热分析的体积热源。基于计算流体力学原理,将空气层引入求解区域,建立了GIL流体-温度场耦合有限元分析模型,并给出了基本假设与边界条件。利用该模型分别分析了不同负荷电流条件下的GIL稳态温升值以及阶跃负荷条件下的瞬态温度变化过程。温升计算结果与实测数据的对比证明了本文模型的有效性,所提出的方法为GIL热分析提供了参考。     

气体绝缘输电线路温升数值计算及绝缘气体换热能力

为研究三代气体绝缘输电线路(GIL)温度分布情况及绝缘气体换热能力的影响因素,充分考虑材料参数与温度的非线性关系,采用有限元法精确求解导体和外壳损耗,建立多场耦合模型求解GIL温度分布。利用模型计算了三代GIL的运行温升,分析了绝缘气体物性参数对其换热能力的影响,最终得到以下结论:考虑流场与温度场的耦合有利于进一步提高GIL温度场计算精度;在相同条件下不同代GIL外壳温升基本相同,但导体温升与内部绝缘气体热物性参数相关;GIL中影响绝缘气体换热能力的主要因素为气体的体积热容,通过调整体积热容可以改变气体换热能力。     

气体绝缘输电线路温升数值计算及相关因素分析

气体绝缘输电线路(GILs)的温升计算对于其可靠性设计与运行状态监测具有重要意义。为了提高GIL温升计算的精度,建立了包含外部空气在内的GIL电磁场、流体场以及温度场耦合计算的有限元模型。迭代计算了与温度相关的焦耳热损耗,并将其按照单元映射方式耦合至温度场进行温升计算。采用多组分传输理论将SF6气体与空气的物性参数进行线性组合,实现了单一模型中存在不同流体时的换热分析。利用该模型研究了运行电流与环境温度对GIL温升的影响。对比了是否考虑气体非线性热物性参数以及变化表面对流换热系数时的温升计算结果。通过实验验证了有限元计算结果的正确性,该模型与结论为GIL设计与导体运行温度监测提供了可靠的理论依据。     

户内水平敷设气体绝缘输电线路温升解析计算

根据传热学基本原理建立了单回水平敷设气体绝缘输电线路（Gas Insulated Transmission Lines,GIL）的稳态热平衡关系,给出了每相GIL外壳以及导体表面的对流与辐射换热量的计算公式,设计了GIL温度迭代计算方法,并根据该方法计算出不同负荷电流条件下三相GIL的稳态温度.与有限元法计算结果的对比表明了本文模型的有效性,所提计算方法为GIL设计与运行过程中的热参数分析提供了参考.     

不同装配结构的气体绝缘母线接头 温升数值计算

为有效监测GIL母线接头温升,建立水平、90°转角单元装配两种不同结构下,GIL母线接头位置包含外部空气在内的GIL母线接头电磁场、流体场以及温度场耦合计算的有限元模型。迭代计算了与温度相关的焦耳热损耗,并将其按照区域映射至温度场、流体场进行温升计算。采用Boussinesq模型模拟GIL母线壳体内SF_6气体及空气的自然对流引起的温度场变化。利用该模型研究了运行电流及母线结构对GIL母线接头温升及外壳温升的影响,并对比了是否考虑气体自然对流时的温升计算结果。计算结果表明,气体对流作用下外壳内表面存在温度敏感点,结论为GIL设计和GIL母线接头温度监测提供了可靠的理论依据。     

环境因素影响下气体绝缘输电线路温升过程数值模拟

为了全面了解气体绝缘输电线路(Gas-insulated Transmission Lines,GILs)的温升特性,基于计算流体力学原理,建立了GIL流体场以及温度场耦合有限元分析模型,给出了求解域内相应的假设条件与边界条件,利用该模型分别分析了变化环境温度、风速以及日照等环境因素作用下GIL的温升变化过程,在分析过程中迭代计算等效表面对流换热系数或热流密度边界.将温升过程的计算结果与实测结果进行对比分析,结果表明不同运行环境下GIL的温升特性存在一定差异,结论对于了解复杂运行条件下GIL的温升变化特点提供了方法和依据.     

直流气体绝缘输电线路的绝缘设计

气体绝缘输电线路(gas insulated transmission line,GIL)与架空线路相似但占地空间小、损耗低,在高压直流输电和特高压直流输电领域具有较大的应用空间。通过分析表面电荷和金属导电微粒对绝缘子沿面放电的影响,指出了绝缘子表面电荷积聚和自由金属导电微粒附着是降低直流GIL绝缘性能的重要原因。采用了使电场分布合理的方法,即半圆锥形盆式绝缘子的优化和表面电阻率阶梯分布的覆膜。设计了包括电极覆膜、微粒陷阱、驱赶电极和屏蔽环的直流GIL的绝缘结构。     

气体绝缘传输线的近期发展动向

对气体绝缘传输线(GIL)与传统输电线路的各项技术经济指标进行了比对,简述了GIL的铺设方式;特别论述了GIL中低SF6含量N2/SF6混合气体绝缘方式的采用,以及GIL设计及运行过程中的若干问题的分析和解答;最后综述了国内外GIL的现状,并对GIL的发展作了展望     

气体绝缘输电线路技术在核电工程的应用

与常规电缆和架空输电线路相比,气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)具有输送容量大、布置紧凑灵活、电磁屏蔽效果好、运行安全可靠等特点。简要介绍海阳核电项目概况,结合海阳项目特点论证分析海阳核电二期工程采用GIL方案的合理性和必要性,详细介绍了GIL性能特点,提出了海阳项目采用GIL方案应注意和研究的问题。     

自冷式气体绝缘变压器温升分布的计算方法

宋文根据传热学基本原理提出了一套关于自冷式气体绝缘变压器温升分布计算的数学模型，并得到温升实验结果的实际验证，计算误差在±3C以内。此数学模型可求得沿变压器统组纵向的温升分布和绕组的平均温升，为开发研究气体绝缘变压器和优化变压器的散热结构提供了可靠的依据。     

基于多场耦合计算的气体绝缘开关设备母线接头过热性故障分析

为了研究气体绝缘开关设备(GIS)母线接头的过热性故障形成机理,基于多场耦合有限元法建立了GIS梅花接头温升计算模型。该模型通过对结构场分析计算触指与导体间的接触电阻(ECR)与接触热阻(TCR),运用电流传导分析计算了功率损失并作为热源代入温度场计算接头温升。进行了稳态电流温升实验,验证了所提出计算模型的有效性。基于该模型分析了导体插入深度与短路负荷电流对GIS母线接头温升的影响,结果表明短路负荷电流由于作用时间短而不会造成母线接头的热损伤,导体对接深度不足引起的接触点异常温升是导致GIS母线接头过热性故障的直接原因。     

高压输电线路接点温升在线监测系统的设计

输电线路接点是线路中的薄弱环节,在运行中经常出现发热烧坏,造成大量的停电事故。本文从高压输电线路接点温升在线监测的需求入手,分析了导线接点发热和断线的原因,对高压线路测温的理论依据、方案选择进行了分析探讨。重点介绍了高压输电线路接点温升在线监测系统的结构组成、工作原理、运行方式以及难点分析。     

气体绝缘金属封闭输电线路地震响应的薄弱部位及其响应规律

针对地震中气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的潜在故障问题,基于海南昌江某项目220 kV GIL物理结构,建立了三相输电管道水平敷设下的3维有限元模型,并提出依据现行设计规范模拟GIL地震响应的分析方法。首先通过模态分析获得了GIL结构的振型特性,利用反应谱分析方法研究了不同地震反应谱激励下GIL地震响应的薄弱部位;然后对不同地震激励下GIL的抗震性能进行了具体评估,并进一步对GIL薄弱部位的地震响应规律进行分析总结。结果表明:建模所依据的220 kV GIL输电管道结构能够耐受6度的地震烈度,但对于7度及以上的地震烈度,其有损坏的可能;绝缘子和导体是GIL结构地震响应的薄弱部位;合理选取绝缘子和导体的机械参数能有效提高GIL的抗震能力。     

计及地电位升高的超高压交流输电线路工频电场计算

为研究地电位升高时超高压交流输电线路产生的工频电场,将地电位升高作为第一类边界条件,应用模拟电荷法,建立了考虑地电位升高影响的超高压交流输电线路下方工频电场计算模型。与CDEGS软件计算结果的对比表明,该方法是可行、有效的。同时分析了不同地电位升高值、导线高度及导线排列方式下,地电位升高对超高压输电线路工频电场的影响。提出对地电位升高区域内的工频电场暴露应给予更多关注并采取相应的限制措施。     

HVDC输电线路离子流场数值计算方法研究

为了解高压直流输电线路的电磁环境影响及电晕损耗,讨论了高压直流线路周围离子流场计算的数值方法。描述高压直流离子流场控制方程的三阶非线性偏微分方程分解为两个等效的泊松方程后可用有限元迭代方法求解即在每次求解后根据两场的计算结果更新空间电荷密度,反复迭代求解直至计算结果收敛。该算法舍弃了Kaptzov和Deutsch假设,并提出了一种有效的电荷密度更新公式,同时考虑两场电位差别、电场与边界条件的差别,使迭代较快收敛。通过与实验模型的测试结果对比,验证了算法的有效性。     

1000 kV SF_6标准电压互感器的绝缘设计和电场计算分析

特高压电器设计的核心问题之一便是绝缘结构设计。绝缘结构设计能否满足要求,对产品的安全运行至关重要。为此,笔者对1 000 kV SF6气体绝缘标准电压互感器进行了电场有限元分析,通过对多组结果的比较,提出1 000 kV SF6高压电器绝缘设计的要点,并对其他类似结构的特高压电器设计提出了一些浅见。研究发现:对于SF6高压电器产品,改善套管电位分布、降低电场强度的有效方法是设置分压屏蔽,通过合理选择分压比K、加大曲率半径或采用多曲率弧线等方法降低最大电场强度;对类似结构的1 000 kV SF6气体绝缘特高压电器,可利用电容分压原理进行绝缘设计,必要时可设置两个或两个以上分压屏蔽,但分压屏蔽数量的增加会给加工、装配等带来很大难度,需要合理取舍。