本文以有限元法為基礎(chǔ),利用ANSYS仿真軟件建立了某型號252kV GIS罐式氧化鋅避雷器的三維實(shí)體模型,對其電位分布和電場強(qiáng)度進(jìn)行計算，從結(jié)果對其結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性進(jìn)行了分析。

電阻片的電壓承當(dāng)率vi能夠用來衡量氧化鋅避雷器電位散布的均勻程度。理想狀況下,vi的值盡量接近于1,但實(shí)踐運(yùn)行中,雜散電容等要素的存在會對電阻片的電壓承當(dāng)率的統(tǒng)一性產(chǎn)生不利影響,故電氣設(shè)計中要對其進(jìn)行核算,要求vi小于1.15。

在對氧化鋅避雷器的電位散布和電場強(qiáng)度核算中,別離建立750kV和500kV電壓等級避雷器的二維模型,用有限元辦法對電位散布進(jìn)行了核算剖析;文獻(xiàn)也選用有限元法對避雷器電位散布做了相關(guān)核算及優(yōu)化。

本文以有限元數(shù)值核算辦法為基礎(chǔ),利用在多范疇得到廣泛應(yīng)用的多用途大型通用有限元剖析軟件ANSYS,對252kV GIS罐式氧化鋅避雷器的電位散布與電場強(qiáng)度進(jìn)行了核算剖析。

1.252kV GIS罐式氧化鋅避雷器核算模型

GIS設(shè)備中內(nèi)部場強(qiáng)的散布一般不均勻,因此,在對252kV GIS氧化鋅避雷器進(jìn)行電場核算時,將表1中SF6氣體壓力為0.3MPa時對應(yīng)的E1=20kV/mrm作為設(shè)計基準(zhǔn)值。252kV GIS氧化鋅避雷器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。避雷器總體高度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比例在ANSYS中建立圖2所示的有限元模型;按表2為計算模型中的不同介質(zhì)材料賦予其相對介電常數(shù)的值。

2.電場計算結(jié)果

對避雷器施加工頻耐受電壓460kV,計算得到避雷器的電場強(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分別如圖3.圖5所示,電壓承擔(dān)率的最大值為1.294。

4.結(jié)論

(1)利用ANSYS軟件,在460kV工頻耐受電壓下,避雷器的最大電場強(qiáng)度小于避雷器電場強(qiáng)度設(shè)計基準(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,不符合設(shè)計要求,

(3)該型號避雷器的結(jié)構(gòu)設(shè)計不符合電氣設(shè)計的要求,需要對結(jié)構(gòu),尺寸進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。