改進的邊界元法及其在電場計算中的應(yīng)用.pdf

1、高壓直流輸電換流閥屏蔽系統(tǒng)的表面電場計算及寄生電容參數(shù)提取，是實現(xiàn)直流輸電技術(shù)國產(chǎn)化需要研究的重要課題之一。本文結(jié)合十一五國家科技支撐計劃“800kV/4750A直流工程6英寸晶閘管元件及換流閥的開發(fā)研究”，重點研究了基于邊界元法的電場的快速、準確計算，提出了多坐標系混合權(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和電容計算。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)余量離散過程中權(quán)函數(shù)的選擇，分析了伽遼

2、金和點匹配邊界元法的計算精度和速度；基于多坐標系中的曲面積分，將伽遼金匹配和點匹配結(jié)合，提出了多坐標系混合權(quán)函數(shù)邊界元法，該方法一方面用曲面模擬實際問題的邊界，消除由于邊界單元和實際邊界形狀不同產(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匹配速度快的優(yōu)勢，既保證了計算精度，又減少了計算時間，實現(xiàn)了精度和速度的理想結(jié)合，達到了電場計算既快又準的目的。
　　 2.研究了高壓直流輸電換流閥屏蔽系統(tǒng)的表面電場計算，分析了屏蔽板倒角

3、對表面場強的影響；提出了閥塔屏蔽系統(tǒng)表面電場計算的簡化方法；利用多坐標系混合權(quán)函數(shù)邊界元法和簡化模型對±800kV換流閥屏蔽罩的表面電場進行分析，系統(tǒng)計算了換流閥不同工況下的表面電場分布。該研究成果對換流閥國產(chǎn)化過程中的絕緣設(shè)計具有重要的指導意義。
　　 3.針對換流閥屏蔽系統(tǒng)，研究了倒角對電容參數(shù)的影響，提出了屏蔽板不進行倒角處理的模型簡化方法；分析了不同閥層對電容的影響規(guī)律，提出了計算換流閥屏蔽系統(tǒng)寄生電容參數(shù)的有效模型；詳

4、細計算了±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，進行過電壓分析，提供了必要的模型參數(shù)，是直流輸電國產(chǎn)化需要掌握的關(guān)鍵技術(shù)之一，也為大尺寸多導體系統(tǒng)的電容計算提供了一種可行的方法。
　　 4.提出了計算電場的三維線單元模型，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，既保證電場計算精度，又降低了建模難度和計算代價；推導了計算三維正弦穩(wěn)態(tài)場矢量最大值的解析