电力母线板稳态、瞬态多物理场模型差异分析 - Comsol.PDF

电电力力母母线线板板稳稳态态 、、瞬瞬态态多多物物理理场场模模型型差差异异分分析析 1 2 程屾 , 刑燕好 1沈阳工业大学、沈阳、辽 、中国 2沈阳工业大学 Abstract 随着电力工业的快速发展,母线作为汇集、分配和传送电能的装置 ，广泛应用于各个电工领域,但由 于其流过电流较大 ，其温升发热问题不容忽视 ，该问题涉及到是电磁场、温度场、流场及位移场 的多物理场的综合 ，为了更好地研究其发热散热问题。本文采用COMSOL Mult iphysics多物理场 直接耦合分析软件 ，基于有限元理论 ，在考虑设备几何形状和材料物理特性影响的基础上 ，对母 线板进行三维建模 ，分别在瞬态和稳态情况下对母线板进行电—热—力耦合场分析 ，电—热—流 耦合场分析 ，从而研究母线板的温度、电流密度分布规律和由于热膨胀引起的形变大小 ，最后加 入层流 ，分析在考虑气流冷却效应时 ，母线板的散热情况 ，并对仿真结果进行研究分析。 Reference [1] 范镇南 ，张德威 ，陈显坡等.用电磁场和流场模型计算GIS母线损耗发热[J ].高电压技 术 ，2009 ，35(12) 3016-3021 ． [2] Simmons R A, Salem F J . Hig h voltage automat ic t ransfer switch[J ]. Nint h Internat ional Conference on Harmonics and Quality of Power Proceedings, 2000(3) 882-886 ． [3] 鄢来君 ，张颖 ．大电流封闭母线温升计算[J ] ．高电压技术 ，2008 ，34(1) 201-203 ． [4] Pendry J B, Schurig D, Smit h DR. Cont rolling elect romag net ic fields [J ]. Science 2006,312 1780-1782 ． [5] 中仿科技 ．COMSOL Mult iphysics 有限元法多物理场建模与分析[M].北京 人民交通出版 社.2007 3-6 ． [6] Mier G. Tubular Busbars for Outdoor Substat ions[J ]. Schweizer Aluminium Rundschau,1981,31(3) 118-123 ． [7] 温元凯 ，李济民.金属热膨胀的规律性[J ].金属材料研究.1976,14(12) 956-957 ． [8] Abraham I, Pressman Keit h Billings, Taylor Morey. Switching Power Supply Desig n[M]. T he McGraw-Hill Companies,2009 46-49 ． [9] 丁斌 ，徐耀 良 ，杨 等.大电流封闭母线磁-流-热场耦合有限元分析.高压电器,2010,46(8) 31- 34 ． [10] 武安波 ，张国刚 ，王建华等.基于磁场-流场-温度场耦合计算的母线槽热性能分析.电工电能新 技术,2002,21(3) 63-66 ． [11] 殷家敏 ，欧勇 ，范镇南 ．GIS母线损耗发热的电磁场-流场-温度场计算及影响因素分析[J ].水力 发电,2012 ，38(4) 28-31,42 ． [12] Megaw H D. Crystal st ruct ures and t hermal expansion[J ]. Mater Res Bull,1971,6 (10) 1007 ． [13] 李淑君 ，王惠泉 ，赵文玉等.基于COMSOL多物理场耦合仿真建模方法研究[J ].机械工程与 自动 化,2014(4) 19-20 ． Figures used in the abstract FFiigg uurree 11 瞬态0.02s的形变分布 FFiigg uurree 22 0.045s下的形变分布 FFiigg uurree 33 稳态时的形变分布 FFiigg uurree 44 不同电压幅值的形变分布