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不同海拔下配电网接地电阻器温升研究

张梁 赵振刚 王海林 罗川 张大骋 李川

张梁, 赵振刚, 王海林, 罗川, 张大骋, 李川. 不同海拔下配电网接地电阻器温升研究[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(3): 417-422. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200059
引用本文: 张梁, 赵振刚, 王海林, 罗川, 张大骋, 李川. 不同海拔下配电网接地电阻器温升研究[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(3): 417-422. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200059
ZHANG Liang, ZHAO Zhen, WANG Hailin, LUO Chuan, ZHANG Dacheng, LI Chuan. Exploring Temperature Rise of Grounding Resistor in Distribution Network under Different Altitude[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(3): 417-422. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200059
Citation: ZHANG Liang, ZHAO Zhen, WANG Hailin, LUO Chuan, ZHANG Dacheng, LI Chuan. Exploring Temperature Rise of Grounding Resistor in Distribution Network under Different Altitude[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(3): 417-422. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200059

不同海拔下配电网接地电阻器温升研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200059
基金项目: 

国家自然科学基金项目 61962031

国家自然科学基金项目 51567013

云南省应用基础研究项目 2018FB095

详细信息
    作者简介:

    张梁(1996-), 硕士研究生, 研究方向为仪器仪表检测, 数据处理, 2791681331@qq.com

    通讯作者:

    赵振刚, 副教授, 硕士生导师, zhaozhenganghit@126.com

  • 中图分类号: TH707

Exploring Temperature Rise of Grounding Resistor in Distribution Network under Different Altitude

  • 摘要: 高原环境下接地电阻器的热生成与热传导与平原相比差异巨大,从而导致电阻器故障频发,无法保证配电网系统的正常运行。本文对电阻器的热生成与热传导进行分析,建立了接地电阻器与周围环境的对流换热系数模型;并对0~5 km不同海拔条件下电阻器温升进行有限元分析,得出了接地电阻器温升与海拔高度间的线性关系。对高原环境下配电网的故障诊断做出有效的判断,减少电阻器的维护成本。
  • 图  1  海拔为2 km时电阻器的温升

    图  2  电阻器温升与海拔的关系

    图  3  实验原理图

    图  4  电阻器通电温升图

    图  5  电阻器实验结果与仿真结果的对比

    表  1  常量系数Cn的取值表

    空气流动状态 常量系数C 常量系数n Gr的适用范围
    层流 0.48 0.25 1.43×104~5.76×104
    过渡带 0.016 5 0.42 5.76×104~4.65×104
    湍流 0.11 1/3 >4.65×104
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    表  2  接地电阻在不同海拔下的对流换热系数

    海拔A/km 月平均相对湿度RH/% 年平均环境温度T2/℃ 平均大气压P/Pa 平均空气密度ρ/(kg·m-3) 对流换热系数h/(W·(m2·K)-1)
    0 20 20 101 325 0.994 7 8.129 0
    1 20 20 89 875 0.858 6 7.127 0
    2 15 15 79 495 0.846 4 7.023 9
    3 15 10 70 108 0.781 1 6.699 0
    4 15 5 61 640 0.710 2 6.375 0
    5 15 0 54 020 0.612 3 5.875 4
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    表  3  不同海拔下电阻器的温升

    海拔A/km 0 1 2 3 4 5
    温升ΔT/K 600.52 612.54 617.22 624.66 632.18 642.01
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    表  4  不同海拔下温升拟合误差

    海拔A/km 仿真结果/K 拟合结果/K 相对误差/%
    0 600.52 601.965 0.24
    1 612.54 609.788 0.45
    2 617.22 617.611 0.06
    3 624.66 625.434 0.12
    4 632.18 633.257 0.17
    5 642.01 641.08 0.14
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    表  5  实验室环境参数

    海拔A/m 相对湿度RH/% 环境温度T/℃
    1 901 15 15
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  • 收稿日期:  2019-11-05
  • 刊出日期:  2021-03-01

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