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高压直流绝缘子表面电场分布的研究

作　者: 李岩冰
导　师: 阎秀恪
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 高压直流绝缘子电场计算有限元分析区域分解法
分类号: TM854
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

高压直流输电相较于交流输电而言，具有线路造价低、输送容量大、损耗小等优点，从20世纪50年代至今，其应用范围迅速扩大。绝缘子作为电网中的绝缘器件，它的稳定运行对电网安全起着至关重要的作用。由于直流输电系统的静电吸尘作用，直流绝缘子的积污情况比交流绝缘子严重，由此引发闪络、击穿等问题。本文针对超高压±500kV直流绝缘子洁净和污秽状态下的电场与电位分布进行了计算和分析。首先，忽略传输导线、塔杆及底端支架的影响，建立绝缘子二维轴对称模型，利用ANSYS有限元分析软件分别计算位于室内和室外两种绝缘子在表面洁净与积污状态下的电场与电位分布，并进行了对比分析。其中，污秽层的模型和参数由换流站污秽成分试验确定。同时考虑到绝缘子实际运行处于开放区域内，在二维求解时应用经过计算验证可以很好模拟无穷远边界的ANSYS远场单元作为边界。按照绝缘子的结构和实际运行环境，考虑传输线、塔杆及底端支架的影响，建立绝缘子三维有限元模型分析绝缘子的电场与电位分布。为了解决大计算场域与小结构尺寸之间的剖分与计算精度问题，提出了一种基于ANSYS的区域分解法，该方法将求解区域分解为两个重叠区域，对其分别迭代求解。此方法能够在保证计算精度的前提下节省计算时间与计算机资源。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 课题的背景和意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-17
    1.2.1 直流输电的研究现状  12-13
    1.2.2 绝缘子的国内外研究现状  13-17
  1.3 课题的研究内容  17-19
第二章绝缘子串电气特性及数值计算方法  19-23
  2.1 绝缘子电气特性  19-20
  2.2 有限元法原理及计算步骤  20-21
  2.3 ANSYS 软件介绍  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章不同型式绝缘子二维电场及电位分布研究  23-50
  3.1 开域问题方法研究  23-32
    3.1.1 问题提出  23-25
    3.1.2 解决方法  25-32
  3.2 污秽成分测定  32-33
  3.3 极线支柱式 OCT 绝缘子二维电场及电位分布研究  33-43
    3.3.1 模型与剖分  33-35
    3.3.2 电位计算与对比分析  35-40
    3.3.3 电场计算与对比分析  40-43
  3.4 塔杆悬垂绝缘子二维电场及电位分布研究  43-48
    3.4.1 模型与剖分  43-44
    3.4.2 电位计算与对比分析  44-47
    3.4.3 电场计算与对比分析  47-48
  3.5 本章总结  48-50
第四章不同型式绝缘子三维电场及电位分布研究  50-64
  4.1 区域分解法研究  50-54
    4.1.1 问题提出  50-51
    4.1.2 解决方法  51-54
  4.2 极线支柱式 OCT 绝缘子三维有限元计算与分析  54-59
  4.3 塔杆悬式绝缘子三维有限元计算与分析  59-62
  4.4 本章小结  62-64
第五章结论  64-65
参考文献  65-68
在学研究成果  68-69
致谢  69

高压直流绝缘子表面电场分布的研究

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