40.5kV环保型气体绝缘开关柜气室结构设计

作     者：程显 韩书谟 何周 焦连曜 杨芳 陈占清 CHENG Xian;HAN Shumo;HE Zhou;JIAO Lianyao;YANG Fang;CHEN Zhanqing

作者机构：郑州大学电气工程学院郑州450000 平高集团有限公司平顶山467000 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2015年第41卷第8期

页      面：2772-2779页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(51407163 51477024) 中国博士后科学基金(2014M552012 2015T80778)~~ 

主　　题：40.5 kV气体绝缘开关柜 电场分布 结构设计 温度场 气流场 绝缘特性测试 

摘      要：寻找1种可杜绝或减少SF6气体使用的环保型气体绝缘开关设备(GIS)成为国内外同行关注的热点。为此,理论分析了几种SF6替代气体作为气体绝缘开关柜(C-GIS)绝缘介质的可行性,基于仿真软件进行了40.5 k V C-GIS气室3维建模和电场仿真,针对仿真结果中电场强度较为集中的部位进行了结构优化。利用COMSOL计算了额定工作条件下气室内的导体温升情况,对比了充入替代混合气体时与纯SF6气体时气室的气流场与温度场分布,验证了开关柜气室散热效果。仿真结果表明,优化后气室内最大电场强度由8.24 MV/m降至5.00 MV/m以下,充入气压为0.15 MPa的SF6(体积分数为30%)和N2(体积分数为70%)混合气体的气室内部最高温度为67℃,略高于充入纯SF6气体的气室。基于仿真结果搭建了简易气室工装并对它进行了耐压和温升测试,气室施加215/185 k V雷电冲击电压时无闪络击穿,1.1倍额定电流下气室温升符合国家标准规定,证明上述混合气体作为开关柜绝缘介质可满足电场强度和散热特性的要求。