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利用有限元法首先计算了252kV GIS母线的电场分布,计算结果表明当加入1050kV雷电冲击电压时,该母线最大电场强度31kV/mm超过了行业标准值24kV/mm。进一步引进了响应表面法,实现了响应表面法与有限元法的结合,完成252kV GIS母线的电场优化设计。优化结果表明,252kV GIS母线经过电场优化后分布更加均匀,1050kV雷电冲击耐压实验,完全达到国家标准,符合设计要求提高了产品运行的可靠性。为深入研究三相共箱GIS母线损耗发热问题,利用间接耦合法在流场中计算母线温度。根据流体力学理论,运用有限元法建立了三相共箱GIS母线损耗发热的三维电磁场-流场-温度场的计算模型。分析了流体流速,重力加速度,电导率温度效应,涡流损耗,对流散热与辐射散热等多种因素的影响,给出了温度分布规律。结果表明:当母线水平放置时,母线圆截面温度分布母线导体和铝外壳呈现上高下低,左右呈对称分布,SF6气体等温线呈现S型分布。母线中间温度高两边温度低。整个母线内部导体温度最高。在流场中计算出的三维等温分布图直观简洁,对母线筒小型化设计具有很强的工程应用价值。此次实验通入的三相交流电流和有限元仿真通入电流相同,有效值为4000A。通过实验与仿真数值进行对比,实验温度分布与仿真温度分布大体趋势相同,在流场中计算母线温度有一定的误差,且误差在允许的范围内。利用响应表面法与有限元法相结合,对母线进行优化,对优化后的母线进行限元仿真,得到的母线温度最大值符合国家标准。为验正252kV GIS母线的最高允许电流,对其通入有效值为4400A三相交流电流,实验方法与通入4000A的方法相同。温升结果表明:当通入4400A的三相交流电流该母线的最高温度超过了国家标准。即4400A温升实验不通过。因此和电场优化一样将响应表面法与有限元法相结合,对母线的结构进行优化。用优化后的母线结构参数进行有限元仿真计算,优化结果表明:该优化方法能显著降低母线的温度,提高母线的耐受电流的能力。通过252kV GIS母线电场和温度场的仿真分析与结构优化,提高了产品的可靠性。