解析法與有限元分析軟件ANSYS計(jì)算分析油浸倒立式電流互感器主絕緣

摘 要：對(duì)倒立式電流互感器的主絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，根據(jù)此型互感器的特點(diǎn)，分別對(duì)絕緣的各個(gè)部分建立物理與數(shù)學(xué)模型，并依據(jù)模型進(jìn)行分析計(jì)算。

關(guān)鍵詞：電流互感器；絕緣；計(jì)算；電場(chǎng)分布

1 解析法計(jì)算

倒立式電流互感器的器身主絕緣如圖1所示。二次繞組組裝后裝入鋁殼內(nèi)置于產(chǎn)品上部。二次引線經(jīng)屏蔽管引至產(chǎn)品下部接線盒內(nèi)。在鋁殼及鋁管外包扎主絕緣。運(yùn)行時(shí)鋁殼及鋁管接地構(gòu)成產(chǎn)品地屏，主絕緣外包扎屏材料構(gòu)成高壓屏。依據(jù)其特點(diǎn)，通常將其分成環(huán)部及直線部分兩部分計(jì)算。

1.1 環(huán)部電容計(jì)算

1.2 直線部分

直線部分的絕緣由運(yùn)行時(shí)接地的鋁管和最外側(cè)連續(xù)包扎的半導(dǎo)體屏材料構(gòu)成同軸電容。為改善電場(chǎng)分布，在高壓屏與地屏之間設(shè)置了等梯差、等屏長(zhǎng)的數(shù)量不等的端屏。如圖1所示。設(shè)計(jì)中由于端屏材料很薄，其厚度不計(jì)。真空的介電常數(shù)ε0，油紙絕緣的相對(duì)介電常數(shù)ε，r為端屏半徑，則屏間電容為：

直線部分高壓屏長(zhǎng)為h，則直線部分總電

2 用ANSYS軟件分析

依據(jù)油浸倒立式電流互感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，環(huán)部結(jié)構(gòu)在以z軸為旋轉(zhuǎn)體的圓柱體坐標(biāo)中，軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)場(chǎng)的場(chǎng)量與z無關(guān)，故只要考察xy平面內(nèi)的情況即可。在平面內(nèi)，采用PLANE121單元，對(duì)計(jì)算模型采用自由網(wǎng)格劃分。對(duì)圖形內(nèi)邊界和外邊屆分別施加地電位和試驗(yàn)電壓395kV。對(duì)環(huán)部絕緣內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度分布情況和直線部分場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算。得到環(huán)部絕緣屏間最大場(chǎng)強(qiáng)分別為13.069kV/mm，直線部分屏間最大場(chǎng)強(qiáng)為11.542kV/mm。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過以上采用數(shù)值法與ANSYS仿真解析法結(jié)合實(shí)例對(duì)倒立式電流互感器的主絕緣場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行分析，可以很容易分析確定主絕緣內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)分布情況。對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低倒立式電流互感器內(nèi)部絕緣場(chǎng)強(qiáng)有很大幫助。

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作者簡(jiǎn)介：韓旭東（1979-），男，遼寧沈陽(yáng)人，特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司總經(jīng)理助理，主要從事互感器設(shè)備制造等工作。