10kV新型高压开关柜设计及仿真研究

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1、分类号：ＴＭ５９１单位代码：１０１８３研究生学号：２０１３５５Ｅ０８６密级：公开吉林大学硕士学位论文专业学位）（１０ｋＶ新型高压开关柜设计及仿真研究ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ１０ｋＶＮｅｗＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＳｗｉｔｃｈｇｅａｒ作者姓名：曾国伟类别：工程硕士领域（方向）：电气工程指导教师：刘长英副教授校外合作老师：何国华高级工程师培养单位：仪器科学与电气工程学院２０１８年１１月10kV新型高压开关柜设计及仿真研究DesignandSimulationofthe10k

2、VNewHighVoltageSwitchgear作者姓名：曾国伟领域（方向）：电气工程指导教师：刘长英副教授校外合作老师：何国华高级工程师类别：工程硕士答辩日期：2018年12月01日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得

3、的成果。除文中己经注明引用的内容夕卜，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者齡：’日期：２０１８年１２月０１日摘要10kV新型高压开关柜设计及仿真研究10kV开关柜在配电网扮演着重要角色，但是结合长期运行经验来看，现有的高压开关柜由于其设计制造过程中工艺不完善、设备安装运行环境恶劣等因素，事故率一直较高，严重影响了设备的正常运行，制约了供电可靠性。据此，本文通过开关柜故障和改善案例、国内外常用开关柜

4、的情况，结合供电可靠性等实际应用需求，提出了一种10kV新型开关柜结构及新型接线方式。利用有限元仿真软件模拟出了开关柜的电场以及温度场，并通过结合实际情况下相关的环境因素，分析出了开关柜内部极易产生局部放电的模块并进行整改，此外通过温度场分析对开关柜进行进一步发的优化。最终使得开关柜的运行可靠性大大提高。论文的主要工作有：1)分析10kV开关柜的研究现状，结合工作生产中遇到的故障实例对开关柜常见的故障进行分析。分析了开关柜噪声、温升、受潮、电气元器件的产生的现象和原因及其影响和相应的整改措施。2)在此基础上针对现有的高压开关柜柜体结构及柜内母线室、电缆室等装置

5、布置形式在实际运行中暴露的问题和存在的不足，结合开关柜相应的各种标准，设计一种新型的高压开关柜，并对其内外结构设计进行了详细的介绍，此外对新型接线方式进行了优化，使得开关柜的绝缘性、可靠性大大提升。3)利用有限元软件对新型开关柜进行温度场及电场的仿真计算。首先分析有限元计算原理及电场、传热场的基础理论。并建立新型开关柜的计算模型，在不同工况的条件对开关柜主柜和副柜的温度场、电场进行计算，验证所设计的开关柜温升符合相应的标准。并据此，对开关柜的结构进行优化设计。论文的研究结果表明：本文设计的开关柜在大电流长期运行后，主柜和副柜温度最高处的温升为55K和45K，远

6、小于国标规定的70K，验证了开关柜设计的合理性。同时为了改善温度场的分布，减小涡流损耗，对开关柜的结构进行了I优化设计，将柜体涡流损耗严重的地方换成铝板、柜台内侧设置铜板、顶部框架材料换为不锈钢，同时将隔板位置后移。为了及时解决局部放电产生的问题，因此必须及时定位放电点（多发于负荷开关与母线排接触处、母线与柜体的连接处、母线转角等），这样便可以预防高压开关柜电气设备绝缘故障。关键词：开关柜，有限元，故障分析，电场计算，温度场计算，优化设计IIAbstractDesignandsimuationofthe10kVnewhighvoltageswitchgear1

7、0kVswitchgearplaysanimportantroleinthedistributionnetwork.However,accordingtothelongrunexperience,theexistinghighvoltageswitchgearhasbeenmaintainedatahighlevelbecauseofthedefectsinthedesign,theimperfectprocessinthemanufacturingprocessandtheoperationandmaintenanceoftheequipment,which

8、seriouslyaffectsthe