10kV母线内部结构设计论文

10kV 母线内部结构设计论文 1、静电场数值计算 静电场数值计算方法主要有有限差分法、有限元法和模拟电荷法。这三种方法在处理简单模型时的效果相差不多，但当模型较为复杂时，有限差分法已基本不适用。模拟电荷法与有限元法在实际使用中各有利弊，模拟电荷法有准确度高、三维模型计算中占用计算机内存少等优点，但其适用范围比较小，对于介质种类多、具有较多过小曲率半径的边界的系统等，用模拟电荷法来计算就比较麻烦，甚至不可能。有限元法虽然在电场强度计算上与实际值有一定偏差，但可以通过细化网格达到减小误差目的。本文讨论的 10kV母线内部电场分布，存在 3 种以上的介质、结构复杂，故选用有限元法。 2、10kV 母线静电场仿真计算 2.1 母线内部结构 基于已有的 10kV 母线端部结构图，并对其做出初步的改进。由于铝金属薄膜的截面是一个矩形，有四个直角，在电场中容易造成尖端效应，使电场产生畸变分布不均匀。因此，对铝金属薄膜的截面进行倒角操作，减少尖端效应。画出母线端部结构及尺寸二维视图如图 1 所示。为了能够更好地展示母线内部结构，利用 ANSYS生成母线端部结构的三维视图。母线由绝缘护套层、接地铜带、主绝缘层、铜导体、铝金属薄膜构成，是一个轴对称模型，可采纳PLANE121 这一单元进行建模，PLANE121 是一个二维八节点静电单元，适用于轴对称模型，适用于静电场计算。 2.2 母线材料 铜导线电阻率小，传导过程中发热少，电能损耗低，不易生锈，质软而且可以制成多股软线，大大提高了屈折次数。铝金属薄膜重量较轻。 2.3 母线电气性能要求 母线采纳铜导体，其电流密度大，电阻小，集肤效应不明显，无须降容使用。电压降小也就意味着能量损耗小，最终节约用户的投资。工频耐压及雷电冲击耐压数值，符合国家标准。其负载性能要求如下，在额定电流下，外壳的温升符合 GB/T11022–1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》标准要求。其短路性能要求如下，动热稳定试验符合 GB2706–89《沟通高压电器动热稳定试验方法》标准要求。 2.4 母线模型及其仿真 本文将通过 ANSYS 软件建立二维电场的模型，来讨论母线的电位和电场分布。ANSYS 分析电磁场问题时，需要从以下 3 个方面进行考虑。第一由于此处只考虑单项母线，单根母线属于轴对称结构，因此使用二维模型即可反应母线电位和电场分布，从而得到符合实际的数据。第二目前电气设备电极间电压随时间的变化是比较缓慢的，所以母线在...