特高压直流输电在电能传输中具有很多优点,如输送容量大、送电距离远、损耗小。采用直流输电技术不仅节约了输电资源,还提高了输电通道的利用率,符合我国可持续发展的战略要求。换流站阀厅是高压直流输电工程的核心组成部分,由于其内部空间有限,电气设备间布置紧密,因此对阀厅金具的起晕控制、设计、制造及安装工艺均有很高的要求。目前,我国特高压阀厅金具已逐步开始国产化,考虑到我国对特高压直流输电换流站的远景规划和国产化要求,准确计算出特高压阀厅金具的表面电场分布对金具的设计和选型具有重要的意义。为准确模拟稳态下阀厅内部金具表面的电场分布,本文以某±800kV换流站阀厅为研究对象,基于有限元法就如何精确计算其金具表面电场分布开展研究工作,为金具的设计、规划提供一定参考。具体研究内容如下:(1)本文从电磁场计算原理入手,讨论了阀厅内高压设备在稳态情况下的电位加载方法,考虑交流电压下高压设备金具表面电场的分布特点,采用静态场代替瞬态场对其进行计算,并通过二维模型证明该加载方法的有效性;(2)利用Pro/E建模软件对阀厅内设备进行3D有限元全模型建模。由于复杂模型的单元量较多,故在对其建模时,对非关注区域的设备会适当简化。同时为提高剖分和计算效率,采用了分块式剖分方法合理划分网格,并对剖分尺寸进行了讨论;(3)在稳态情况下对整体模型进行电场计算,得到一个周期内阀厅内部各个设备金具表面的电位、电场分布云图,并结合Peek公式和实验数据,对阀厅内均压环、管母和球类金具的起晕场强进行了校核,结果表明该阀厅在稳态情况下运行时,金具表面场强存在较大的裕度;本文通过对加载方式和剖分方法的研究,对阀厅金具表面电场分布进行有效求解,在保证计算精度的前提下,提高了阀厅全模型电场求解的计算效率,减少复杂模型电场计算对硬件的需求,针对阀厅等复杂模型,提供了系统化的分析方法,对实现阀厅金具国产化、自主化设计具有重要的参考价值。图[33]表[11]参[64]