20kv高原型穿墙套管CB CWB-24/2500A铜导体户外穿墙套管

　　20kv高原型穿墙套管CB CWB-24/2500A铜导体户外穿墙套管

　　目前常见抑制穿墙套管板内涡流损耗的方式有2种,一种是采用水平开槽,另一种是更换低导磁材料作为固定构件的材料。其中,开槽尺寸的大小往往于工程经验,缺乏理论支撑,且开槽后的穿墙套管依旧存在损耗大、温度高等问题[11-1而通过更换低导磁材料来降低穿墙底板内的磁场强度,能够降低涡流损耗,但采用低导磁材料容易造成母线电流的磁场分布发散,影响其他主变设备的性能;且由于结构体积的限制和较大母线电流的作用,更换低导磁材料对磁场大小的优化效果一般[15-1以变电站穿墙套管板的涡流损耗抑制为背景,从磁场分布及优化的角度,探讨抑制涡流损耗的结构优化设计方法,得出对未来产品设计具有参考价值的结论。

　　抑制穿墙套管板涡流损耗思路的提出采用Maxwell方程组求解瞬态涡流场,对变电站穿墙套管板的涡流损耗进行研究[19-2忽略位移电流下的Maxwell方程组微分形式可表示为，式中:B为磁感应强度;E为电场强度;H为磁场强度;J为涡流密度;t为。电场与磁场方程满足以下关系，式中，为材料的电导率，为材料的磁导率。结合式可知,交变磁场频率f的大小与交变电流的频率一致,而交变磁场的幅值Bm(x,y,z)与空间位置(x,y,z)有关。要抑制穿墙套管板中的涡流损耗,可通过优化穿墙套管支撑板内的磁场分布来进行研究。为了分析方便,选用单相穿墙套管进行仿真建模,用以研究和优化穿墙套管支撑板内的磁场分布。图1(b)和(c)为穿墙套管(简化不导磁绝缘部分)和支撑板的三维有限元模型及其剖分图。图2为通过有限元模型仿真得到的穿墙套管支撑板内的磁感应强度结果,其中,图2(a)为磁感应强度的云图分布,图2(b)为支撑板中心位置半圆环线.引言穿墙套管是变电站变压器与配电线路间的重要连接部件，连接主变与配电室、支持导电部分并使之对地绝缘的重要电气设备。随着近年来电力负荷的快速增长，母线工作电流持续增加。

　　变电站低压侧穿墙套管支撑板在负荷高峰期间容易出现局部过热现象，将影响母线的载流量和穿墙套管等电气设备的可靠运行，容易造成用电高峰过热停电等运行安全和供电可靠性问题。涡流损耗，是穿墙套管支撑板内存在局部过热问题的主要因素之由于变电站主变的母线桥往往具有交变、大电流等特点，当交变大电流流过穿墙套管导体时。将在穿墙套管支撑板内产生较大的涡流损耗。为了抑制穿墙套管支撑板内的涡流损耗，工程应用中往往采用开槽的方式，削弱穿墙套管支撑板内的磁密分布，进而降低涡流损耗的数值，但开槽尺寸的大小往往于工程经验，缺乏理论支撑，且开槽后的穿墙套管支撑板可能依旧存在损耗大、温度高等问题。采用更换低导磁材料来降低穿墙套管支撑板内的磁感应强度能够降低涡流损耗密度，但采用低导磁材料容易造成母线电流的磁场分布发散，会影响其他主要设备的性能，且涡流损耗的抑制效果有待进一步优化。中笔者从穿墙套管支撑板空间磁场的分布入手，分析穿墙套管支撑板涡流损耗的数学模型，研究探讨其涡流损耗抑制的影响因素，总结抑制涡流损耗的结构优化设计方法，为工程应用中变电站穿墙套管支撑板的涡流损耗抑制提供参考。

　　涡流损耗的计算模型磁性材料涡流损耗的计算，可采用Maxwell方程组求解瞬态涡流场来进行研究。文中针对40.kV开关柜母线穿墙套管容生局部老化导致绝缘能力不足的问题,采用AnsysWorkbench软件对穿墙套管进行电场分析查找电场集中位置,提出使用单个地电位屏蔽环或高电位和地电位屏蔽环组合方式解决穿墙套管局部电场集中问题的方法,分析了高、地电位屏蔽环的尺寸以及尺寸变化对穿墙套管电场分布的影响,计算了各个情况下的空气域大电场值并绘制出曲线,并通过对大量的仿真验证和数据筛选,选择了a=7mm,b=15mm,c=27.6mm,d=17mm,e=25mm,在工频耐压下,穿墙套管周围空气域电场场强为E=2.61×10~V/m。设计出成本较低、电场较好的较为优化的带高、地电位屏蔽的穿墙套管,有效的改善穿墙套管周围的电场分布,提升了穿墙套管的绝缘水平,有效解决了开关柜母线绝缘套管局部绝缘能力不足的问题,提高了设备运行可靠性。引言交流金属封闭开关设备和控制设备(alternating-currentmetal-enclosedswitchgearandcontrolgearforratedvoltages)简称开关柜,在电力系统中承担着受电、馈电及保护的作用。

　　其性能的好坏对电网的安全生产和可靠运行起着决定性作用。但40.5kV的穿墙套管常因绝缘材料老化、局放增大而造成绝缘下降及各种放电现象产生绝缘故障[1-为了保障40.5kV开关柜安全稳定运行,主要的解决途径是通过屏蔽的方式。但对于屏蔽环的数量、安装位置、尺寸设计等没有较为安全可靠且经济的参考[4-2文中以穿墙套管为研究对象,以空气域电场不大于大耐击穿场强为标准,采用单个地电位屏蔽环或高电位和地电位屏蔽环组合的方案解决穿墙套管局部电场集中的问题,利用AnsysWorkbench软件对穿墙套管各种方案进行电场分析,终确定高、地电位屏蔽环组合的方案来改善穿墙套管周围空气域的电场分布。