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高原环境下电流互感器电磁分析研究及其结构改进

作　者: 李果
导　师: 张宇
学　校: 昆明理工大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 电流互感器 ANSYS 漏磁场高海拔绝缘结构闪络放电优化设计
分类号: TM452
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我国电力事业的蓬勃发展以及国内电气市场的逐步规范,市场上急切需求大量高参数、高可靠性、高性能的技术成熟的输配电设备。对于生产高压电气产品的企业来说,开发设计出满足安全、节能、高效、环保的产品将成为未来的主要课题。在此大背景下,云开电器集团也积极投入到了对其所生产产品的优化当中,通过与昆明理工大学的合作,完成了一批以电流互感器为例的产品的性能改进,同时也降低了生产成本。本文的选题以《云南省科技创新强省计划项目“云南开关厂高低压开关设备设计制造协同一体化示范工程”》为背景,以云南开关厂生产的高原型40.5kV环氧树脂浇注电流互感器为研究对象。本文首先运用有限元方法分析得到该互感器铁芯空载损耗的数值解,然后通过对数值解与工程理论计算的解析解进行对比分析,验证我们所使用电磁分析方法的正确性和有效性。再运用有限元电磁分析方法,对电流互感器内部漏磁场进行分析,针对同一模型和相同的边界条件,通过进行几组实型参数对比,提出互感器内部结构优化方案。同时,针对工程中存在的电流互感器外绝缘会发生闪络放电的问题,通过高电压绝缘理论计算,对电流互感器外绝缘结构进行改进。提高高原环境中互感器的闪络放电电压,最后通过出厂试验的实验数据对结构优化方案进行论证。本文通过对40.5kV等级环氧树脂浇注电流互感器内部磁场仿真分析和外绝缘结构理论计算。探索出了高原环境中电流互感器优化设计方法,也为在高海拔地区解决这一类问题提供了参考。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 国内外电流互感器研究现状及发展趋势  10-12
    1.2.1 国内的研究现状  10-11
    1.2.2 国外的研究现状  11-12
    1.2.3 电流互感器的发展趋势  12
  1.3 本文主要研究内容  12-15
第二章电磁场有限元法的理论基础及ANSYS概述  15-31
  2.1 有限元方法理论  15-20
    2.1.1 有限元基本知识及发展简史  15-17
    2.1.2 有限元法的分析步骤  17-18
    2.1.3 有限元法的优缺点  18-19
    2.1.4 有限元法在电磁分析中的应用  19-20
  2.2 电磁场基本理论  20-25
    2.2.1 麦克斯韦方程  20-22
    2.2.2 一般形式的电磁场微分方程  22-23
    2.2.3 电磁场中常见的边界条件  23-25
  2.3 ANSYS电磁场分析的对象和方法  25-27
    2.3.1 ANSYS电磁场分析的对象  25
    2.3.2 ANSYS电磁场分析的方法  25-27
  2.4 ANSYS怎样分析电磁场  27-29
  2.5 小结  29-31
第三章基于ANSYS的电流互感器电磁场分析方法  31-47
  3.1 电流互感器工作原理  31-32
  3.2 电流互感器电磁分析论证  32-45
    3.2.1 ANSYS求解电流互感器铁芯电磁场  32-44
    3.2.2 电流互感器空载损耗计算  44-45
    3.2.3 误差分析  45
  3.3 小结  45-47
第四章电流互感器漏磁场分析  47-59
  4.1 漏磁场的类型  47-49
  4.2 漏磁场产生的效应  49-51
    4.2.1 损耗效应  49
    4.2.2 机械力效应  49-51
    4.2.3 热效应  51
  4.3 ANSYS求解电流互感器的线圈漏磁场  51-52
    4.3.1 电压激励磁场问题  51-52
    4.3.2 耦合效应电-磁耦合  52
  4.4 电流互感器内部漏磁场二维有限元分析  52-55
  4.5 电流互感器内部线圈结构优化设计  55-57
  4.6 小结  57-59
第五章高原环境下电流互感器绝缘性能分析及其结构改进  59-81
  5.1 对高压电器设备绝缘的基本要求  59-60
  5.2 击穿的理论和气体中的沿面放电  60-66
    5.2.1 均匀电场中的绝缘击穿  60-62
    5.2.2 不均匀电场中的绝缘击穿  62-65
    5.2.3 气体中沿固体介质的表面放电  65-66
  5.3 电流互感器绝缘性能分析  66-73
    5.3.1 高压设备的绝缘水平和试验电压  66-68
    5.3.2 电流互感器内绝缘  68-70
    5.3.3 电流互感器外绝缘  70-73
  5.5 外绝缘性能分析及结构改进  73-76
    5.5.1 原设计外绝缘性能分析  73-75
    5.5.2 外绝缘性能改进  75-76
  5.6 试验验证  76-79
    5.6.1 耐压试验  76-77
    5.6.2 局部放电量测量  77-79
  5.7 小结  79-81
第六章结语及展望  81-83
  6.1 结语  81
  6.2 展望  81-83
致谢  83-85
参考文献  85-89
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文  89-91
附录B 缩略词  91

高原环境下电流互感器电磁分析研究及其结构改进

内容摘要

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