本文以有限元法為根底,利用ANSYS仿真軟件建立了某型號252kV GIS罐式氧化鋅避雷器的三維實體模型,對其電位散布和電場強度進行核算，從成果對其結構設計的合理性進行了剖析。

電阻片的電壓承當率vi可以用來衡量氧化鋅避雷器電位散布的均勻程度。理想狀況下,vi的值盡量接近于1,但實踐運轉中,雜散電容等要素的存在會對電阻片的電壓承當率的統一性發生不利影響,故電氣規劃中要對其進行核算,要求vi小于1.15。

在對氧化鋅避雷器的電位散布和電場強度核算中,分別建立750kV和500kV電壓等級避雷器的二維模型,用有限元方法對電位散布進行了核算剖析;文獻也選用有限元法對避雷器電位散布做了相關核算及優化。

本文以有限元數值核算方法為根底,利用在多領域得到廣泛應用的多用途大型通用有限元剖析軟件ANSYS,對252kV GIS罐式氧化鋅避雷器的電位散布與電場強度進行了核算剖析。

1.252kV GIS罐式氧化鋅避雷器核算模型

GIS設備中內部場強的散布一般不均勻,因而,在對252kV GIS氧化鋅避雷器進行電場核算時,將表1中SF6氣體壓力為0.3MPa時對應的E1=20kV/mrm作為規劃基準值。252kV GIS氧化鋅避雷器結構圖如圖1所示。避雷器整體高度2025mm,,芯體部分電阻片共48片,每片厚22.7mm,均壓罩罩深350mm,直徑240mm。按1:1份額在ANSYS中建立圖2所示的有限元模型;按表2為核算模型中的不同介質資料賦予其相對介電常數的值。

2.電場核算結果

對避雷器施加工頻耐受電壓460kV,核算得到避雷器的電場強度最大值為14.675kV /mm,出現在金屬嵌件頂端倒角部位,如圖3所示。

而對電位分步進行剖析,得到避雷器電壓承當率曲線及電阻片部分的電位散布曲線分別如圖3.圖5所示,電壓承當率的最大值為1.294。

4.定論

(1)利用ANSYS軟件,在460kV工頻耐受電壓下,避雷器的最大電場強度小于避雷器電場強度設計基準值E1=20kV/mm,在SF6氣體的許用范圍內。

(2)避雷器芯體部分電阻片上的電壓承擔率的最大值高于1.15,不符合設計要求。

(3)該型號避雷器的結構設計不符合電氣設計的要求,需要對結構,尺寸進行進一步優化。