关于磁场流场温度场耦合计算的母线槽热性能分析.pdf

第 卷 第 期 电工 电能新 技 术 8/0 9!， ! # :/ 9 # 年 月 !$$! % ’()*+,’ -,+.*/0/12 /3 40,+567+)0 4*17*,,67*1 )*’ 4*,612 ;0 9 !$$! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 基于磁场 流场 温度场耦合计算的母线槽热性能分析 ! ! 武安波，张国刚，王建华，陈德桂，耿英三 （西安交通大学电气工程学院，陕西 西安%$$@? ） 摘要：作为大电流输配电设备，母线槽的发热温升和散热问题是影响其工作稳定性的重要因素之 一，为此本文建立了母线槽的磁场 流场 温度场耦合分析模型。首先计算了三相四线空气绝缘型 = = 母线槽的工频磁场、涡流场和焦耳热，然后将焦耳热作为体积热源，通过间接耦合方法分析了母线 槽内部气流场和温度场。母排间距对母线温升影响显著，存在一个使母排温升最小的最优母排间 距。增大外壳高度或宽度能够降低母排温升。 关键词：母线槽；自然对流；温度场；磁场；流场 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （ ） -E#D $$#=#$%F !$$! $#=$$F!=$D 母线槽的温升对其工作性能和可靠性影响较 引言 大，因为当母线槽自身温度上升到一定极限值时，就 作为电力传输设备，母线槽主要用于FF$8 及以 会加速绝缘老化，甚至破坏绝缘，直接影响母线槽的 下的配电系统，近年来被广泛用于室内变电站、高层 使用寿命和相关设备的安全。国家专业标准《母线 建筑和工厂厂房，以代替传统的电缆进行配电。按 槽（母线干线系统）》规定，母线槽母排本体及母线槽 结构和工作状况分，母线槽可以分为空气绝缘型母 连接处的温升不超过F$ P 。 线槽、密集型母线槽和耐火型母线槽等几大类。其 已经有国外学者采用有限元方法研究母线槽的 ［ ］ 中主要靠空气来绝缘和散热的母线槽称之为空气绝 温度场问题=! ，他们利用热传导模型和大空间自然 缘型母线槽，它一般由矩形母线导体（、、、 四 对流边界条件分析了密集型母线槽的温度场，但是， G A : 线制或 、、、、 五线制）、钢质外壳及绝缘支 对于母线槽内部有较大空气空间的空气绝缘型母线 G A : H4 撑件组成。图 是三相四线空气绝缘型母线槽横截 槽，其内部对流问题不能忽略，完全的热传导模型不 面示意图。 能够恰当地分析空气绝缘型母线槽温度场，这时我 们不得不寻求流场和温度场耦合的求解方法。因 此，本文从母线槽内部空气自然对流散热的角度出 发，采用有有限元耦合场方法来研究母线槽的损耗 和温升问题，具体计算三相四线空气绝缘型母线槽