[發(fā)明專利]基于有限元法的干式套管參數(shù)設(shè)計(jì)平臺(tái)及設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110605035.8
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN113408091B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶宇;蘭貞波;宋友;鄧建鋼;王卓;徐卓林;柯磊;聶德鑫;周倩雯;徐玉;石悠旖
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司;國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/18
• 分類號(hào): G06F30/18;G06F30/23;G06F113/14
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 李滿;潘杰

本發(fā)明公開了一種基于有限元法的干式套管參數(shù)設(shè)計(jì)方法，首先輸入所需的干式套管電容芯體結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括套管形式及計(jì)算方法、零末兩層極板長度和半徑以及極板總層數(shù)，經(jīng)過計(jì)算得出詳細(xì)的電容芯體結(jié)構(gòu)參數(shù)，再運(yùn)用有限元法計(jì)算出相關(guān)電氣參數(shù)并展示處理后結(jié)果圖，綜合考慮套管電容芯體電氣性能，進(jìn)一步優(yōu)化干式套管電容芯體結(jié)構(gòu)參數(shù)，可有效提高干式套管電容芯體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)效率，具有廣泛的實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及干式套管參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種基于有限元法的干式套管參數(shù)設(shè)計(jì)平臺(tái)及設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

當(dāng)干式套管的電壓等級(jí)較高時(shí)，需要設(shè)計(jì)電容芯子，電容芯子由電容屏及絕緣層間隔包卷構(gòu)成，形成多層圓柱體電容器。合理地設(shè)計(jì)電容芯子結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠使得其徑向場強(qiáng)E_r和軸向場強(qiáng)E_l分布均勻，從而提高套管的絕緣強(qiáng)度。通過芯子設(shè)計(jì)方法可以得到結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，再利用解析法得到相應(yīng)的電氣參數(shù)，而解析法求解的電氣參數(shù)不夠精確，存在一定偏差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要提供一種基于有限元法的干式套管參數(shù)設(shè)計(jì)平臺(tái)及設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明采用有限元法能得到準(zhǔn)確的干式套管參數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于有限元法的干式套管參數(shù)設(shè)計(jì)平臺(tái)，其特征在于：它包括干式套管類型參數(shù)設(shè)置模塊、有限元計(jì)算模塊、干式套管電容芯體參數(shù)判斷模塊；

干式套管結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置模塊用于根據(jù)干式套管的實(shí)際應(yīng)用場合確定干式套管類型、干式套管芯子設(shè)計(jì)方法、干式套管芯子零層極板與末層極板長度和半徑，以及干式套管芯子極板總層數(shù)，根據(jù)上述干式套管類型、干式套管芯子零層極板與末層極板長度和半徑，以及干式套管芯子極板總層數(shù)利用選定的干式套管芯子設(shè)計(jì)方法計(jì)算干式套管結(jié)構(gòu)參數(shù)；

所述有限元計(jì)算模塊用于利用有限元軟件建立干式套管模型，將干式套管結(jié)構(gòu)參數(shù)代入干式套管模型中進(jìn)行材料性能定義以及網(wǎng)格劃分，然后仿真計(jì)算得出干式套管芯子電場強(qiáng)度分布圖、干式套管芯子電壓分布圖、干式套管芯子電容分布圖、干式套管芯子分壓比分布圖、干式套管芯子徑向電場強(qiáng)度及干式套管芯子軸向電場強(qiáng)度曲線圖；

所述干式套管電容芯體參數(shù)判斷模塊用于對(duì)干式套管芯子電場強(qiáng)度分布圖、干式套管芯子電壓分布圖、干式套管芯子電容分布圖、干式套管芯子分壓比分布圖、干式套管芯子徑向電場強(qiáng)度及軸向電場強(qiáng)度曲線圖進(jìn)行分析，判斷干式套管芯子電場強(qiáng)度分布圖所反映的干式套管芯子電場強(qiáng)度分布、干式套管芯子電壓分布圖所反映的干式套管芯子電壓分布、干式套管芯子電容分布圖所反映的干式套管芯子電容分布、干式套管芯子分壓比分布圖所反映的干式套管芯子分壓比分布、干式套管芯子徑向電場強(qiáng)度曲線圖反映的干式套管芯子徑向電場強(qiáng)度、干式套管芯子軸向電場強(qiáng)度曲線圖反映的干式套管芯子軸向電場強(qiáng)度是否滿足干式套管電容芯體對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明首先在通過MATLAB/GUI軟件實(shí)現(xiàn)的干式套管參數(shù)設(shè)計(jì)界面中，輸入所需的干式套管電容芯體結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括套管形式及計(jì)算方法、零末兩層極板長度和半徑以及極板總層數(shù)，經(jīng)過計(jì)算得出詳細(xì)的電容芯體結(jié)構(gòu)參數(shù)，再運(yùn)用有限元法計(jì)算出相關(guān)電氣參數(shù)并展示處理后結(jié)果圖，綜合考慮套管電容芯體電氣性能，進(jìn)一步優(yōu)化干式套管電容芯體結(jié)構(gòu)參數(shù)，可有效提高干式套管電容芯體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)效率，具有廣泛的實(shí)用性。

由于解析法主要簡化芯子模型，通過基本原理公式進(jìn)行求解，存在一定偏差，而有限元法以變分原理為基礎(chǔ)，將邊值問題轉(zhuǎn)化為變分問題，利用剖分插值進(jìn)行離散化處理，充分保證了計(jì)算精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明的功能及設(shè)計(jì)流程圖；

圖3為本發(fā)明的平臺(tái)主界面圖。

其中，1—干式套管類型參數(shù)設(shè)置模塊、2—有限元計(jì)算模塊、3—干式套管電容芯體參數(shù)判斷模塊、4—干式套管電容芯體參數(shù)調(diào)整模塊。