解析法與有限元分析軟件ANSYS計算分析油浸倒立式電流互感器主絕緣

摘 要：對倒立式電流互感器的主絕緣結構進行分析，根據此型互感器的特點，分別對絕緣的各個部分建立物理與數學模型，并依據模型進行分析計算。

關鍵詞：電流互感器；絕緣；計算；電場分布

1 解析法計算

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置于產品上部。二次引線經屏蔽管引至產品下部接線盒內。在鋁殼及鋁管外包扎主絕緣。運行時鋁殼及鋁管接地構成產品地屏，主絕緣外包扎屏材料構成高壓屏。依據其特點，通常將其分成環部及直線部分兩部分計算。

1.1 環部電容計算

1.2 直線部分

直線部分的絕緣由運行時接地的鋁管和最外側連續包扎的半導體屏材料構成同軸電容。為改善電場分布，在高壓屏與地屏之間設置了等梯差、等屏長的數量不等的端屏。如圖1所示。設計中由于端屏材料很薄，其厚度不計。真空的介電常數ε0，油紙絕緣的相對介電常數ε，r為端屏半徑，則屏間電容為：

直線部分高壓屏長為h，則直線部分總電

2 用ANSYS軟件分析

依據油浸倒立式電流互感器結構特點，環部結構在以z軸為旋轉體的圓柱體坐標中，軸對稱旋轉場的場量與z無關，故只要考察xy平面內的情況即可。在平面內，采用PLANE121單元，對計算模型采用自由網格劃分。對圖形內邊界和外邊屆分別施加地電位和試驗電壓395kV。對環部絕緣內部電場強度分布情況和直線部分場強進行計算。得到環部絕緣屏間最大場強分別為13.069kV/mm，直線部分屏間最大場強為11.542kV/mm。

3 結束語

通過以上采用數值法與ANSYS仿真解析法結合實例對倒立式電流互感器的主絕緣場強進行分析，可以很容易分析確定主絕緣內部場強分布情況。對優化設計，降低倒立式電流互感器內部絕緣場強有很大幫助。

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作者簡介：韓旭東（1979-），男，遼寧沈陽人，特變電工沈陽變壓器集團有限公司總經理助理，主要從事互感器設備制造等工作。