基于ANSYS耦合場分析的母線槽溫度場仿真研究

摘要：利用ANSYS軟件對2500A電流規格的三相五線母線槽進行了熱電耦合仿真分析，計算出母線槽的溫度場分布，為了驗證仿真結果的準確性，將仿真結果與溫升試驗數據進行對比，兩組數據相吻合性，誤差在2K的之內。

關鍵詞：母線槽；熱電耦合；ANSYS；溫度場

Study on the temperature field analysis of busbar based on ANSYS coupling field analysis.

WANG Zhen-jun

（Tianshui Changcheng Switchgear Factory， Gansu Great-wall Electrical Apparatus&Engineer; Research instute Co.Ltd，Tianshui 741018 ，China）

Abstract：Using ANSYS analysis software， the thermoelectric coupling simulation analysis of three-phase five-bus duct with 2500A current specification was carried out， and the temperature field distribution of the bus duct was calculated. To vertify the accuracy of simulation results， they were compared with the experimental data of the temperature rise， the two groups of data have a good consistency ， and the error was within 2K.

Key words：bus duct thermoelectric ANSYS temperature field

0 引言

母線槽作為電力傳輸設備，被廣泛應用于室內變電站，高層建筑和工廠廠房，已代替傳統的電纜進行配電[1]。隨著用電載荷的迅速增加，母線槽運行時的散熱狀況也越來越受關注，因此研究其溫度場分布情況非常有意義的。國內外對母線槽的溫度場分布計算研究有很多[2-4]。本文利用ANSYS有限元軟件對2500A密集型母線槽溫度場進行了仿真研究。

1 有限元模型參數及網格劃分

1，1 模型參數

母線槽的模型參數見表1；材料參數見表2。

1，2 根據參數建立三維模型，參考文獻【5-6】對母線槽型進行了簡化及假設。

1.3 接觸電阻

樣機實測值為60.2μΩ，計算值為50.5μΩ，值9.7μΩ；計算出電導率：7X106S/m2。

1.4 外殼對流系數

通過文獻【7】以及經查表，計算出母線槽外殼對流換熱系數6.154W/m2℃；活接頭單元外側板表面積為簡化后的1.3倍，因此換熱系數應取8W/m2℃。

2 結果分析及優化

2.1 母線槽溫度場分布

在環溫為22℃工況下，2500A母線槽的進行了仿真，溫度場分布見圖1、圖2。

2.2 結果對比

2500A母線槽仿真結果與溫升試驗結果見表3。

由表3知，仿真數值與實測值相吻合，母線槽的設計符合相關標準及技術要求，達到產品設計的預期目標。

3 結語

通過ANSYS有限元軟件對2500A母線槽的熱-電耦合仿真，進而與溫升試驗數據對比，驗證了仿真分析的準確性，此方法對母線槽設計具有一定參考意義。

參考文獻：

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作者簡介：王振軍（1983- ）男，甘肅天水人，工程師，主要從事高壓斷路器設計研究.