本文以有限元法為基本,使用ANSYS仿真軟件樹(shù)立了某類型252kV GIS罐式氧化鋅避雷器的三維實(shí)體模型,對(duì)其電位分布和電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行核算，從效果對(duì)其結(jié)構(gòu)規(guī)劃的合理性進(jìn)行了分析。

電阻片的電壓承擔(dān)率vi可以用來(lái)衡量氧化鋅避雷器電位分布的均勻程度。抱負(fù)狀況下,vi的值盡量接近于1,但實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中,雜散電容等要素的存在會(huì)對(duì)電阻片的電壓承擔(dān)率的統(tǒng)一性發(fā)生不利影響,故電氣規(guī)劃中要對(duì)其進(jìn)行核算,要求vi小于1.15。

在對(duì)氧化鋅避雷器的電位分布和電場(chǎng)強(qiáng)度核算中,別離樹(shù)立750kV和500kV電壓等級(jí)避雷器的二維模型,用有限元方法對(duì)電位分布進(jìn)行了核算分析;文獻(xiàn)也選用有限元法對(duì)避雷器電位分布做了相關(guān)核算及優(yōu)化。

本文以有限元數(shù)值核算方法為根底,使用在多范疇得到廣泛應(yīng)用的多用途大型通用有限元分析軟件ANSYS,對(duì)252kV GIS罐式氧化鋅避雷器的電位分布與電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行了核算分析。

1.252kV GIS罐式氧化鋅避雷器核算模型

GIS設(shè)備中內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)的分布一般不均勻,因此,在對(duì)252kV GIS氧化鋅避雷器進(jìn)行電場(chǎng)核算時(shí),將表1中SF6氣體壓力為0.3MPa時(shí)對(duì)應(yīng)的E1=20kV/mrm作為規(guī)劃基準(zhǔn)值。252kV GIS氧化鋅避雷器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。避雷器整體高度2025mm,,芯體部分電阻片共48片,每片厚22.7mm,均壓罩罩深350mm,直徑240mm。按1:1份額在ANSYS中樹(shù)立圖2所示的有限元模型;按表2為核算模型中的不同介質(zhì)資料賦予其相對(duì)介電常數(shù)的值。

2.電場(chǎng)核算結(jié)果

對(duì)避雷器施加工頻耐受電壓460kV,核算得到避雷器的電場(chǎng)強(qiáng)度最大值為14.675kV /mm,出現(xiàn)在金屬嵌件頂端倒角部位,如圖3所示。

而對(duì)電位分步進(jìn)行分析,得到避雷器電壓承擔(dān)率曲線及電阻片部分的電位分布曲線別離如圖3.圖5所示,電壓承擔(dān)率的最大值為1.294。

4.結(jié)論

(1)使用ANSYS軟件,在460kV工頻耐受電壓下,避雷器的最大電場(chǎng)強(qiáng)度小于避雷器電場(chǎng)強(qiáng)度規(guī)劃基準(zhǔn)值E1=20kV/mm,在SF6氣體的許用范圍內(nèi)。

(2)避雷器芯體部分電阻片上的電壓承擔(dān)率的最大值高于1.15,不符合規(guī)劃要求。

(3)該類型避雷器的結(jié)構(gòu)規(guī)劃不符合電氣規(guī)劃的要求,需要對(duì)結(jié)構(gòu),尺寸進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。