改進(jìn)的邊界元法及其在電場(chǎng)計(jì)算中的應(yīng)用.pdf

1、高壓直流輸電換流閥屏蔽系統(tǒng)的表面電場(chǎng)計(jì)算及寄生電容參數(shù)提取，是實(shí)現(xiàn)直流輸電技術(shù)國(guó)產(chǎn)化需要研究的重要課題之一。本文結(jié)合十一五國(guó)家科技支撐計(jì)劃“800kV/4750A直流工程6英寸晶閘管元件及換流閥的開(kāi)發(fā)研究”，重點(diǎn)研究了基于邊界元法的電場(chǎng)的快速、準(zhǔn)確計(jì)算，提出了多坐標(biāo)系混合權(quán)函數(shù)邊界元法，并將方法應(yīng)用于特高壓換流閥的電場(chǎng)和電容計(jì)算。本文取得的主要研究成果如下：
　　 1.研究了邊界積分方程加權(quán)余量離散過(guò)程中權(quán)函數(shù)的選擇，分析了伽遼

2、金和點(diǎn)匹配邊界元法的計(jì)算精度和速度；基于多坐標(biāo)系中的曲面積分，將伽遼金匹配和點(diǎn)匹配結(jié)合，提出了多坐標(biāo)系混合權(quán)函數(shù)邊界元法，該方法一方面用曲面模擬實(shí)際問(wèn)題的邊界，消除由于邊界單元和實(shí)際邊界形狀不同產(chǎn)生的誤差，另一方面充分發(fā)揮了伽遼金匹配精度高和點(diǎn)匹配速度快的優(yōu)勢(shì)，既保證了計(jì)算精度，又減少了計(jì)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了精度和速度的理想結(jié)合，達(dá)到了電場(chǎng)計(jì)算既快又準(zhǔn)的目的。
　　 2.研究了高壓直流輸電換流閥屏蔽系統(tǒng)的表面電場(chǎng)計(jì)算，分析了屏蔽板倒角

3、對(duì)表面場(chǎng)強(qiáng)的影響；提出了閥塔屏蔽系統(tǒng)表面電場(chǎng)計(jì)算的簡(jiǎn)化方法；利用多坐標(biāo)系混合權(quán)函數(shù)邊界元法和簡(jiǎn)化模型對(duì)±800kV換流閥屏蔽罩的表面電場(chǎng)進(jìn)行分析，系統(tǒng)計(jì)算了換流閥不同工況下的表面電場(chǎng)分布。該研究成果對(duì)換流閥國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中的絕緣設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 3.針對(duì)換流閥屏蔽系統(tǒng)，研究了倒角對(duì)電容參數(shù)的影響，提出了屏蔽板不進(jìn)行倒角處理的模型簡(jiǎn)化方法；分析了不同閥層對(duì)電容的影響規(guī)律，提出了計(jì)算換流閥屏蔽系統(tǒng)寄生電容參數(shù)的有效模型；詳

4、細(xì)計(jì)算了±800kV換流閥的電容參數(shù)。該研究成果為建立換流系統(tǒng)寬頻電路模型，進(jìn)行過(guò)電壓分析，提供了必要的模型參數(shù)，是直流輸電國(guó)產(chǎn)化需要掌握的關(guān)鍵技術(shù)之一，也為大尺寸多導(dǎo)體系統(tǒng)的電容計(jì)算提供了一種可行的方法。
　　 4.提出了計(jì)算電場(chǎng)的三維線單元模型，和邊界元傳統(tǒng)的面單元結(jié)合，建立了線一面單元模型體系，該模型系統(tǒng)基本可以模擬各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)備，既保證電場(chǎng)計(jì)算精度，又降低了建模難度和計(jì)算代價(jià)；推導(dǎo)了計(jì)算三維正弦穩(wěn)態(tài)場(chǎng)矢量最大值的解析