2017 电力科技管理论坛 96 地下变电站高压气体串联谐振装置 温升三维仿真研究 国网上海市电力公司经济技术研究院，祝瑞金 摘 要：高压气体串联谐振装置温度对内部部件及绝缘寿命有很大影响，在实际的生产和使用中应将其内部的温升 控制在允许范围内。采用有限元分析和磁场-热耦合仿真分析，利用 Infolytica 建立三维仿真计算模型，对计算场域应 用自适应网格剖分和局部手动剖分，以及连续运行 0～1800s 的温升和各部件间热量传递情况，使装置结构在安全性和小 型化方面得以优化。 关键词：高压气体串联谐振装置；温升控制；三维模型 气体串联谐振装置被广泛应用于电力设备的现 场试验中以产生高幅值电压，受现场试验环境的限 制要求，高压试验设备需方便运输、尺寸合理、易 于组装和维护。SF6气体绝缘集成设备有占地小、不 易燃易爆、高度低、日常维护工作量小等优点，因 此试验设备采用封闭式SF6气体绝缘是适应现场环境 对试验设备要求的有效方法。然而，SF6作为冷却介 质其密度仅为变压器油的 1/60，换热系数比变压器 油小一个数量级，散热是封闭式气体试验设备设计 和使用中需考虑的关键因素。 正常工作时，高压气体串联谐振装置温度对内 部部件及绝缘寿命有很大影响，在实际的生产和使 用中应将其内部的温升控制在允许范围内。为保证 试验谐振装置正常使用，根据 750kV 试验变压器绕 组罐内部实际构造进行三维仿真建模，采用磁场-热 耦合仿真软件 Infolytica 计算内部各部件温度分布， 计算结果为变压器的设计和生产提供指导。 1 气体试验变压器原型分析 750kV 气体串联谐振装置整体结构如图 1 所示， 变压器由绕组罐、隔离阻抗罐和气体电容器罐组成， 各罐体之间可密封装接。绕组罐分为低压段（0～ 400kV） 、高压段（400～800kV）两个部分并封装在 两个相互串联的罐体内，罐体之间通过隔离气室连 接。图中 A、B 两个罐体内分别为低压绕组和高压绕 组，C 为隔离阻抗，D 为气体电容器。该谐振装置通 过在特定频率时绕组罐中的电抗器和电容器之间形 成谐振实现电压升高， 工作时， 电源联接电抗器 （低 电位）处的肘型电缆附件，经过高压绕组罐后，通 过罐体连接处的盆式绝缘子联接隔离阻抗，隔离阻 抗两端均有两个分支出口，一端通过盆式绝缘子联 接电容器，另一端通过盆式绝缘子作为输出端口连 接试品。 图 1 谐振装置整体结构设计图 该谐振装置发热现象主要出现在电抗器绕组罐 部分，现分析各绕组罐及其内部结构，如图 2 所示。 高压、中压和低压绕组罐因装接位置不同，罐体外