張兆坤開題報告

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1、畢業(yè)設計（論文）開題報告題目全絕緣管型母線的空間熱場分析專業(yè)電氣工程及其自動化（電力）班級電力114學生張兆坤指導教師楊國清講師2015年一、畢業(yè)設計（論文）課題來源、類型全絕緣管型母線是一種新型導電產(chǎn)品，其絕緣部分是一種由多重絕緣材料和屏蔽材料相互交替形成的絕緣結(jié)構(gòu)，電位由里及外逐層降低，直到表面電位為零。多重屏蔽層保證了每層絕緣層表面的電荷分布均勻，避免絕緣層表面產(chǎn)生局部放電，且不受其它相母線的電場和磁場的干擾，主絕緣材料采用聚四氟乙烯，因此理論上該金絕緣管母線冇優(yōu)良的電氣性能和化學穩(wěn)定性、介質(zhì)損耗小、阻燃、耐老化、使用壽命氏［1］。全絕緣屏蔽管形母線，整體全絕緣，全屏蔽，實質(zhì)就是利

2、用銅管、銅棒（或鋁棒、鋁合金管）作為導體、外敷絕緣的一種母線產(chǎn)品。在國外被稱Z為“管形電纜”。在國內(nèi)，均有口己的命名方式和規(guī)格型號，如“管形絕緣母線、交聯(lián)聚乙烯管形母線、絕緣銅管母線”等等，其實質(zhì)均為同一類產(chǎn)品。但是由于絕緣管母線為新型產(chǎn)詁，口前尚無國家試驗標準。全絕緣管母線在制造和接頭制作過程中，絕緣層內(nèi)部出現(xiàn)的雜質(zhì)、微孔、半導電層突起和分層缺陷，均可能引起局部放電的發(fā)生，局部放電的同時伴隨著發(fā)熱，當溫度上升到某一值就會損害絕緣，局部放電經(jīng)過積累發(fā)展成電樹，最終就會導致主絕緣的擊穿。特別是中間接頭由于絕緣結(jié)構(gòu)復雜，影響其絕緣性能的原因很多，而且通常在現(xiàn)場人工制作，不良工藝容易遺留故障隱

3、患，故障率高于全絕緣管母本體。若能在設備絕緣惡化的早期發(fā)現(xiàn)，就可防范于未然，提高設備的可靠性和穩(wěn)定性。針對全絕緣管型母線存在的問題,就需要對其自身溫度以及周圍空間的溫度檢測評估，進一步加強絕緣結(jié)構(gòu)制作工藝，選擇和研制更優(yōu)良的絕緣材料，改變現(xiàn)存的絕緣結(jié)構(gòu)。研究學者針對導體發(fā)熱計算進行了大量研究，例如電力電纜溫度場冇限元計算［2］、GIs母線損耗發(fā)熱的冇限元計算［3~5］以及其他載流導體的溫度場計算等等［6、7］,但是對管母線損耗發(fā)熱未見報道。為此結(jié)合電場和溫度場數(shù)值計算方法，建立管母線電阻損耗發(fā)熱的多物理場有限元計算模型，在綜合考慮電阻率溫度效應、對流和輻射換熱等影響因素的基礎上對管母線電

4、流和溫度的分布規(guī)律進行了計算分析，為管母線的結(jié)構(gòu)改造、設計選型以及實際運行實時溫度檢測提供參考，為管母線母線發(fā)熱的仿真計算奠定了基礎。木課題屬于專題研究類。二、選題的目的及意義隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求越來越大，變電站主變?nèi)萘恳苍絹碓酱螅?0kV低壓側(cè)電流＞2500A的情況已極為常見。在變電站內(nèi)選擇安全可靠、綜合效益高、載流量大的設備成為變電站設計和運行單位必須考慮的內(nèi)容Z-o全絕緣屏蔽銅管母線已經(jīng)越來越多的替代了傳統(tǒng)矩形母線，通過實際運行檢驗證明全絕緣屏蔽銅管母線結(jié)構(gòu)簡潔，電氣性能優(yōu)異，運行安全可靠，減少了運行單位的維護工作量，綜合效益比較顯著［8］。管母線主要采用鋁或鋁合金管焊

5、接而成，用于電網(wǎng)輸電導線與變電站變壓器Z間的導體連接、輸電線路中的跳線、電力設備中的連接導體以及人電流直流融冰裝置中作過流導體。管型母線的質(zhì)量和性能對輸變電系統(tǒng)及電力設備的安全、?？窟\行起著至關重要的作用。自20世紀70年代管母線在電力建設工程小得到應用以來，研究學者對管母線結(jié)構(gòu)設計、截而選型、微風振動、最小空氣間隙等方面進行了深入研究并取得了重要成果；但在全絕緣管母線損耗發(fā)熱的方面的研究較少。管母線工作溫度通常為50°C左右，其電阻損耗也是電網(wǎng)能量損耗的重耍部分。準確掌握管母線屯阻損耗與溫度的分布規(guī)律，是研究管母線缺陷在線檢測識別方法和依據(jù)的基礎。管母線溫度除了受白身散熱性能影響Z外，

6、述受環(huán)境溫度、風速等環(huán)境因索的影響較大；當溫度超過一定范圍后，其機械強度和電學性能將會嚴重減小，導致材料老化、壽命降低，溫度過高一直是困擾管母線發(fā)展的重要原因［9］。三、本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢1、全絕緣管型母線發(fā)展面臨的問題全絕緣屏蔽管形母線用于變壓器低壓側(cè)套管與主受開關柜連接、開關柜與開關柜間的饋線連接。產(chǎn)品齊相絕緣獨立密封，全程絕緣屏蔽，不受環(huán)境干擾，可靠性高。導流休為管形，集膚效應低，載流量大，機械強度高，承受短路電流大，安裝跨距大?？芍苯影惭b在構(gòu)架上，省去穿墻套管和支柱絕緣子，具有較強抗震能力，安裝方便，免于維護等優(yōu)點。隨著絕緣管型母線的推廣應用，國內(nèi)許多電氣設備制造

7、廠都在研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，使得絕緣管型母線產(chǎn)業(yè)得以快速的發(fā)展。然而絕緣管型母線產(chǎn)品的發(fā)展還存在著一些值得制造廠、用戶及相關職能部門引起重視的問題。問題一，部分產(chǎn)品制造工藝不夠完善，質(zhì)量存隱患：絕緣管型母線的絕緣層制造工藝仍需要改進和完善，如聚四氟乙烯繞包絕緣管型母線存在繞包絕緣層間存在間隙、局放偏高的問題；環(huán)氧樹脂澆注絕緣管型母線存在成本較高、絕緣材料和導休材料引熱脹冷縮不一致可能引起絕緣層龜裂問題；三元乙丙橡膠三層共擠絕緣