本发明专利技术提供一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法及系统，属于属于电力设备仿真技术领域，该方法包括：步骤1，依据变压器套管的实际几何结构对称性，对实际变压器套管三维结构进行降维处理，提取能反应套管实际结构的变压器套管二维轴对称模型；步骤2，基于步骤1提取的变压器套管二维轴对称模型建立温度场仿真模型并计算变压器套管的二维温度场分布；步骤3，基于步骤1提取的变压器套管二维轴对称模型建立其电场仿真模型，并将步骤2获得的变压器套管温度分布耦合至电场仿真模型中，计算变压器套管的二维电场分布；步骤4，对变压器套管二维电场分布计算结果进行周向扫描，还原出其三维电场分布，获得变压器套管的三维电场分布。
1、套管是一种将带电导体引入电气设备或穿过墙壁的一种绝缘装置，绝缘性能是套管的核心指标之一，而电场分布是反应套管绝缘性能的必不可少的参数，一般的套管都有对电场分布进行数字孪生的需要；为了便于说明，以变压器套管为例。变压器套管是电力行业不可或缺的重要组成部分，通常与变压器搭配使用。一旦变压器套管发生故障，则会影响变压器的安全稳定运行，进而影响电网的正常运行。对变压器套管的电场分布进行准确计算，是变压器套管结构设计及其优化、状态评估的重要环节。尤其是当下变电站数字孪生的兴起，对变压器套管电场分布计算的准确性和快速性提出了更高的要求。因此，准确且快速计算变压器套管电场分布具有十分重大的意义。
2、现有技术cn114254481a公开了一种变压器套管的气泡缺陷分析方法及设备。将存在气泡缺陷的变压器套管三维模型对应的电势分布函数与相对介电常数分布函数，进行傅里叶变换，得到二维模型对应函数数据；根据二维模型对应的数据，建立弱形式偏微分方程；通过弱形式偏微分方程以及二维模型对应的相对介电常数分布函数，得到二维模型对应的电势分布函数中的待求解参量；对二维模型对应的电势分布函数进行傅里叶逆变换，得到三维模型对应的电势分布函数中的待求解参量，以通过三维模型对应的电势分布函数中的待求解参量，得到气泡缺陷对变压器套管的电势分布影响情况。
r/>技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法及系统
2、本专利技术采用如下的技术方案。
3、本专利技术第一方面提供一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，包括如下步骤：
4、步骤1，依据变压器套管的实际几何结构对称性，对实际变压器套管三维结构进行降维处理，提取能反应套管实际结构的变压器套管二维轴对称模型；
5、步骤2，基于步骤1提取的变压器套管二维轴对称模型建立温度场仿真模型并计算变压器套管的二维温度场分布；
6、步骤3，基于步骤1提取的变压器套管二维轴对称模型建立其电场仿真模型，并将步骤2获得的变压器套管温度分布耦合至电场仿真模型中，计算变压器套管的二维电场分布；
7、步骤4，对变压器套管二维电场分布计算结果进行周向扫描，还原出其三维电场分布，获得变压器套管的三维电场分布。
8、可选地，所述步骤1具体包括：
9、步骤1.1，三维空间内，将任意一个经过套管导电杆轴向中心线的平面作为取值平面，该取值平面与套管相交的区域为套管二维模型；
10、步骤1.2，以取值平面上导电杆的轴向中线作为分割直线，将套管二维模型分割，取分割直线任意一边的套管模型进行简化后作为后续仿真计算所用的变压器套管二维轴对称模型。
11、可选地，所述步骤2具体包括：
12、步骤2.1，对步骤1提取的变压器套管二维轴对称模型各组成部分按照实际材料属性进行热学材料参数赋值；
13、步骤2.2，设置激励条件和边界条件；
14、步骤2.3，对变压器套管二维轴对称模型进行网格剖分；
15、步骤2.4，计算获得变压器套管温度场分布。
16、可选地，所述步骤2.1中，热学材料参数包括密度、比热容和热导率。
17、可选地，所述步骤2.2具体包括：
18、激励条件方面，设置欧姆损耗作为导电杆的热源，设置介质损耗作为绝缘介质的热源，欧姆损耗的计算公式为：
19、，
20、式中，是欧姆损耗，是电流，是导电杆长度，是套管中心导管外径，是套管中心导体内径，为载流导体的电阻率；
21、介质损耗的计算公式为：
22、，
23、式中，是介质损耗，是介质损耗因数，为电场频率，为电场强度，为绝缘介质介电常数；
24、边界条件方面，变压器套管与空气和变压器油接触，变压器套管外表面存在自然对流换热，给定对流换热系数。
25、可选地，所述步骤3具体包括：
26、步骤3.1，在变压器套管二维轴对称模型各组成部分依据实际材料属性赋予电学材料参数，包括电导率和介电常数，其中电导率是关于温度的函数，其公式为：
27、，
28、式中，是材料在温度下的电导率；是常数，是活化能；是玻尔兹曼常数；是温度；
29、步骤3.2，设置激励条件、边界条件和初始值；
30、步骤3.3，在进行激励条件、边界条件和初始值设置后，对步骤2建立的变压器套管二维轴对称模型进行网格无关性验证；
31、步骤3.4，在经过网格无关性验证确定好最终网格后，计算获得变压器套管的二维电场分布。
32、可选地，所述步骤3.2中，设置激励条件、边界条件和初始值具体包括：
33、激励条件方面，在导电杆上给定电压，法兰设置为接地，金属屏蔽层设置为悬浮电位；
34、边界条件方面，设置最外层空气域设置为无限元域；
35、初始值为套管初始状态下的电场分布，设置为0kv/mm。
36、可选地，所述步骤3.3中，对变压器套管二维轴对称模型进行网格无关性验证具体包括：
37、在步骤2.3中套管温度场仿真时所剖分的网格的基础上，不断加密网格，然后利用加密后的网格重新计算套管的温度场分布和电场分布；
38、此时，每经过一次网格加密，电场结果会发生改变，直到网格加密到一定程度，套管电场计算结果不发生改变时，取此时所剖分出的网格结果作为最终的网格。
39、可选地，所述步骤4具体包括：
40、将步骤3获得的变压器套管二维电场仿真结果绕对称轴周向旋转360度，扫描过程中将电场二维分布结果在所经过的平面内复制保留，由此重构了套管三维模型，并获得其三维电场分布。
41、本专利技术第二方面提供一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的系统，用于执行本专利技术第一方面所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，该系统包括：
42、二维模型提取模块，用于提取变压器套管的二维轴对称模型；
43、温度场分布计算模块，计算变压器套管的二维温度场分布；
44、电场分布计算模块，计算变压器套管的二维电场分布；
45、三维模型重构模型，基于二维电场分布结果重构变压器套管三维模型，获得变压器套管的三维电场分布；
46、输出模块，用于输出变压器套管的三维电场分布。
47、本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比：
48、1、相比于传统方法采用的三维模型，本专利技术对其进行了降维，大大减少了计算量，减少了内存占用量，提高了计算速度；
49、2、在原有变压器套管电场仿真模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
6.根据权利要求3所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
8.根据权利要求3或6所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
9.根据权利要求1所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
10.一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的系统，用于执行权利要求1-9任一项所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于，该系统包括：
...
【技术特征摘要】
1.一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的一种基于二维轴对称模型计算套管电场分布的方法，其特征在于：
6.根据权利要求3所述的一种基于二维...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱聪，周秋华，许骏，吉露露，王沁洋，王琪，张松波，冯新民，胡新雨，张小刚，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司南通供电分公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。