接地開關用導流排的熱穩定性分析

駱常璐 秦曉宇 張壘

摘要：550kV高壓斷路器在我國電網建設中占據主要位置，其設備的安全運行至關重要。為了保證設備長期運行的安全性與可靠性，國標規定，需要對接地開關（ES）進行短時耐受性能試驗。文章結合磁場與瞬態溫度場進行耦合分析，得出導流排在短路電流下的溫升情況，同時對比理論計算結果，分析差異原因，給出合理的尺寸設計。

關鍵詞：有限元分析；接地開關；導流排；熱穩定性；高壓斷路器；電網建設 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM75 文章編號：1009-2374（2016）29-0034-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.014

氣體絕緣金屬密封設備（GIS設備）經過不斷優化與改進，其自身開斷能力已經從25kA增大到63kA，而大電流的通過勢必帶來設備高溫升的情況。當GIS設備發生短路故障時，接地開關用導流排通過50Hz 63kA大電流，3秒內溫升高達200℃～300℃，而導流排截面積選取不合適，會直接導致導流排熔斷等危害電網系統的故障，因此短路電流對導流排的材料選擇、尺寸設計等都提出了較高要求。所以接地開關在正式投入使用之前必須經受短路電流耐受試驗。對此，解析計算接地開關用導流排在短路電流下的溫升是非常必要的，選擇合適的尺寸，在降低設備成本的同時保證足夠的通流能力和安全裕度也是工程設計追求的目標之一。

大電流通過載流導體時，由于導體本身電阻的存在，會產生大量焦耳熱，同時一般的電路短路時，設備會自動切斷線路，因此標準中規定了最大短路電流通過時間為3秒，在這么短的時間內，熱量無法擴散，載流導體承擔了所有熱量，導致自身溫度急劇上升。……