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      密集型母線槽磁場的溫度場綜合有限元探析

      添加時間:2013-07-19文章作者:億龍電氣瀏覽次數:212次

      密集型母線槽磁場的溫度場綜合有限元探析

        母線槽主要用于660 V及以下的配電系統,廣泛用于室內變電站、高層建筑和工廠廠房,以代替傳統的電纜進行配電。目前,封閉式母線槽主要包括4種類型:空氣絕緣型、密集絕緣型、高強度型和防火型母線槽。早期的母線槽系統多為空氣絕緣型,由于空氣絕緣型母線槽存在外殼尺寸過大、產品過重、電抗過高等問題,導致了密集型母線槽的產生和發展。

         母線槽的溫升對其工作性能和可靠性影響較大,當母線槽自身溫度上升到一定極限值時,就會加速絕緣老化,甚至破壞絕緣,直接影響母線槽的使用壽命和相關設備的安全。研究和預測母線槽的發熱溫升具有重要意義。目前能夠查到的關于母線槽溫度場計算的文獻非常少,應用有限元法分析了一種具有鋼質外殼的密集型母線槽的磁場和溫度場,但是該文中計算磁場和損耗時所用的電阻率居然是常溫下的值,不合實際,而且其中關于對流散熱面的指定也顯得模糊。

      一、數學模型

      1.1工頻渦流磁場方程

          為了簡化模型,對母線槽做如下假設和約定:①假設母線槽無限長,將問題簡化為二維模型;②不考慮空間電荷和位移電流的影響;③認為媒質的磁導率都是線性的。

      1.2模型的預估一校正處理

          模型有兩處近似處理:①根據預估的母排溫度計算母排的電阻率,如果預估不準確,這將給焦耳熱的計算結果帶來誤差;②根據預估的外殼溫升計算外殼的對流散熱系數,如果預估的外殼溫升不準確,必然影響最終的溫度場結果。為了保證預估值的有效性,引人了校正處理計算完溫度場后,比較母排和外殼溫度的計算值和預估值的差值,如果誤差大于闌值(闌值是人為設定的,如10% ),則需要重新預估母排和外殼的溫度,重新計算外殼對流散熱系數、母排電阻、磁場和溫度場。如此反復,直到誤差小于闌值。

          利用ANSYS軟件建立了密集型母線槽的磁場一溫度場順序藕合有限元模型,準確地計算了密集型母線槽的電阻損耗和渦流損耗,合理地處理了自然對流散熱和輻射散熱邊界條件.能夠準確地預估密集型母線槽的溫升。對于密集型母線槽的產品設計和工程分析具有一定的指導意義。

         母線槽的各個側面、頂面和底面對其自然對流散熱都有影響,不能輕易忽略。預估一校正法能夠合理地校正計算中的電阻率誤差和外殼對流散熱系數誤差,使得溫度場計算時的熱源和散熱能力都更符合實際情況。

      關鍵字:密集型母線槽

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