基于磁场-流场-温度场耦合的GIS 母线热分析

（新东北电气集团高压开关有限公司，沈阳 110027）

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近年来随着电力工业的高速发展，GIS（气体绝缘组合电器）以运行可靠、结构紧凑、安装维护方便、互换性好等优点，在我国电力系统中得到了广泛应用[1-3]。

GIS 内部空间狭小、密封严密、电流较大等特点，也导致GIS 发热问题日益突出。GIS 母线在运行过程中长期发热，但若母线温度过高，不仅会降低母线通流能力，还会使母线内部绝缘件老化，降低使用寿命，影响母线供电可靠性。因此，为减少由此造成的经济损失、提高电力设备的安全运行水平，有必要对GIS 内部母线发热、温度分布规律进行深入分析。GIS 母线温升计算，涉及到损耗发热、气体运动和母线传热等问题，包含了电磁场、流场以及传热学等领域的理论和技术，是电力工业发展中长期研究的内容之一。

多场耦合计算被广泛应用在电接触数值仿真中[4-6]，多个物理场的耦合作用与相互影响，可以较为准确地反映母线温升的动态特性。在热流场的分析中需要用到耦合场分析的方法[7-9]。耦合分析是指在有限元分析过程中考虑了两种或者多种物理场的交叉作用和相互影响，其分析方法可以归结为两种不同的方法：间接偶尔方法和直接耦合方法。对于热流场的耦合分析需要利用间接耦合将电磁场中得到的电流密度作为载荷加载。在本分析中，电磁场与要计算的热流场之间的相互影响以电阻率的线性变化来体现，采用间接耦合的办法是可行的。……