环保气体绝缘开关柜电场仿真与优化

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.01.010

电器与能效管理技术 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (1): 56-60.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.01.010

环保气体绝缘开关柜电场仿真与优化

康晶¹, 任召田¹, 刘振笃², 黄文辉³, 刘雪吉¹, 刘长², 王军³

1.天水长城开关厂集团有限公司, 甘肃天水 741024
2.国网天水供电公司, 甘肃天水 741000
3.甘肃长城氢能源工程研究院有限公司, 甘肃天水 741024

收稿日期:2024-11-17 出版日期:2025-01-30 发布日期:2025-03-17
作者简介:康晶(1990—),男,工程师,主要从事高压电器研究工作。|任召田(1976—),男,高级工程师,主要从事高压电器研究工作。|刘振笃(1990—),男,高级工程师,主要从事电力系统运营工作。

Simulation and Optimization on Electric Field of Environment-Friendly Gas Insulated Switchgear

KANG Jing¹, REN Zhaotian¹, LIU Zhendu², HUANG Wenhui³, LIU Xueji¹, LIU Chang², WANG Jun³

1. Tianshui Changcheng Switchgear Group Co.,Ltd.,Tianshui 741024,China
2. State Grid Tianshui Electric Power Company,Tianshui 741000,China
3. Gansu Changcheng Hydrogen Energy & Engineering Research Institute Co.,Ltd.,Tianshui 741024,China

Received:2024-11-17 Online:2025-01-30 Published:2025-03-17

摘要/Abstract

摘要：

气体绝缘开关柜要求绝对密封,因此合理设计气体绝缘开关柜内部的电器元件,使电场分布更加均匀,达到更加可靠的绝缘性能,保证气体绝缘开关柜在配电系统中安全运行。以环保气体绝缘开关柜的绝缘支架为研究对象,基于Ansys软件建立环保气体绝缘开关柜三维电场有限元计算模型,对环保柜绝缘支架结构优化前后电场分布进行有限元分析,为实际产品的设计和开发提供参考。

关键词: 开关柜, 环保气体, 电场, 仿真优化, 绝缘支架

Abstract:

Gas insulated switchgear requires absolute sealing.The electrical components in gas switchgear is reasonably designed to make the electric field distribution more uniform,achieve the more reliable insulation performance,and ensure the safe operation of high voltage switchgear in power distribution system.Taking the insulating support of environment-friendly gas switchgear as the research object,a three-dimensional finite element calculation model of electric field of high-voltage switchgear is established based on Ansys software.The distribution of electric field before and after the structural optimization of insulating support of environment-friendly switchgear is analyzed by the finite element method,which provides the reference for the design and development of actual products.

Key words: switchgear, environment-friendly gas, electric field, simulation optimization, insulating support

中图分类号:

TM591

康晶, 任召田, 刘振笃, 黄文辉, 刘雪吉, 刘长, 王军. 环保气体绝缘开关柜电场仿真与优化[J]. 电器与能效管理技术, 2025, 0(1): 56-60.

KANG Jing, REN Zhaotian, LIU Zhendu, HUANG Wenhui, LIU Xueji, LIU Chang, WANG Jun. Simulation and Optimization on Electric Field of Environment-Friendly Gas Insulated Switchgear[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2025, 0(1): 56-60.

图/表 14

图1

表1

图2

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图4

图5

表2

图6

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参考文献 12

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电介质	临界场强E₀/(kV·cm^-1)	相对介电常数
干燥空气	25~30	1.000 58
环氧树脂	200~300	4.500 00

绝缘支架结构	最大场强值/ (V·m^-1)	最大场强位置	备注
无伞裙	1.849 7×10⁷	绝缘支架屏蔽环端部	其他结构相同
有伞裙	1.773 6×10⁷	绝缘支架屏蔽环端部	其他结构相同

绝缘支架结构	最大场强值/ (V·m^-1)	沿面最大场强值位置	备注
有伞裙有凹槽	1.752 6×10⁶	凹槽内导体与环氧树脂结合处	其他结构相同
无伞裙有凹槽	2.138 7×10⁶	凹槽内导体与环氧树脂结合处	其他结构相同
无伞裙无凹槽	2.862 3×10⁶	导体与环氧树脂结合直角处	其他结构相同

凹槽宽度/mm	最大场强值/ (V·m^-1)	沿面最大场强值位置	备注
5	2.624 9×10⁶	凹槽外环氧树脂结构最高处	绝缘支架无伞裙
15	2.138 7×10⁶	凹槽内导体与环氧树脂结合处	绝缘支架无伞裙
25	2.596 2×10⁶	凹槽内导体与环氧树脂结合处	绝缘支架无伞裙

项目	试验电压/kV	试验结果
额定短时工频耐受电压	95(有效值)	合格
额定雷电冲击耐受电压	185(峰值)	合格

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Simulation and Optimization on Electric Field of Environment-Friendly Gas Insulated Switchgear

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