现代电工工程问题建模仿真报告 本文关键词：建模，仿真，电工，报告，工程
现代电工工程问题建模仿真报告 本文简介：《现代电工工程问题建模与仿真》课程作业现代电工工程问题建模与仿真姓名：杨峰学院：电气工程专业：电工理论与新技术学号：20151102001t2016年4月26日题目：高压直流输电线绝缘子周围空间电场分布规律研究仿真±800kV高压直流输电线绝缘子串周围的电场分布，以及绝缘子串表面的电位分布规律。请查
现代电工工程问题建模仿真报告 本文内容：
《现代电工工程问题建模与仿真》课程作业
现代电工工程问题建模与仿真
姓
名：杨
峰
学
院：电气工程
专
业：电工理论与新技术
学
号：20151102001t
2016年
4
月
26
日
题目：
高压直流输电线绝缘子周围空间电场分布规律研究
仿真±800kV高压直流输电线绝缘子串周围的电场分布，以及绝缘子串表面的电位分布规律。请查阅相关高压直流输电线绝缘子串的资料，确定绝缘子串的构成，几何尺寸，以及介电常数。绘制出：
（1）
绝缘子串周围的电场强度云图和矢量线图
（2）
电位分布云图。
1.
模型搭建（model）
在查阅有关参考文献1找到±800kV高压直流输电线绝缘子串的相关数据如下：
芯棒
大伞裙
中伞裙
小伞裙
直径mm
40
220
190
170
个数
1
43
43
43
长度mm
9400
100
100
100
其中芯棒材料为自定义材料1电导率为0，电容率为5。绝缘子材料为自定义1材料
电导率为0电容率为4。
操作步骤：
Project>Insert
Maxwell
3D
Design
File>Save
as>gaoyajuyuanzi（工程命名为“gaoyajuyuanzi”）
选择求解器类型：Maxwell
>
Solution
Type>
Electric>
DC
Conduction>include
insulator
field
创建芯棒：
Draw>Cylinder
中心坐标：（x,y,z）>(0,0,-5700)
直径高度：（dx,dy,dz）>(40,40,9400)
Assign
Material
>
add
Material
为了画绝缘子模型方便，先设置其不可见
View>Hide
in
Active
View
创建绝缘子：
1.
大伞裙
Draw>cone
中心坐标：（x,y,z）>(0,0,0)
底圆直径：（dx,dy,dz）>(220,0,0)
顶圆直径：（dx,dy,dz）>(-180,0,0)
高度坐标：（dx,dy,dz）>(0,0,100)
Draw>cone
中心坐标：（x,y,z）>(0,0,0)
底圆直径：（dx,dy,dz）>(200,0,0)
顶圆直径：（dx,dy,dz）>(-160,0,0)
高度坐标：（dx,dy,dz）>(0,0,100)
选中这两个圆台，进行减操作得到大伞裙
Edit>Boolean>Substract
设置材料
Assign
Material
>
add
Material
2.中伞裙
Draw>cone
中心坐标：（x,y,z）>(0,0,0)
底圆直径：（dx,dy,dz）>(190,0,0)
顶圆直径：（dx,dy,dz）>(-150,0,0)
高度坐标：（dx,dy,dz）>(0,0,100)
Draw>cone
中心坐标：（x,y,z）>(0,0,0)
底圆直径：（dx,dy,dz）>(170,0,0)
顶圆直径：（dx,dy,dz）>(-130,0,0)
高度坐标：（dx,dy,dz）>(0,0,100)
选中这两个圆台，进行减操作得到中伞裙
Edit>Boolean>Substract
设置材料
Assign
Material
>
add
Material
3.小伞裙
Draw>cone
中心坐标：（x,y,z）>(0,0,0)
底圆直径：（dx,dy,dz）>(170,0,0)
顶圆直径：（dx,dy,dz）>(-130,0,0)
高度坐标：（dx,dy,dz）>(0,0,100)
Draw>cone
中心坐标：（x,y,z）>(0,0,0)
底圆直径：（dx,dy,dz）>(150,0,0)
顶圆直径：（dx,dy,dz）>(-110,0,0)
高度坐标：（dx,dy,dz）>(0,0,100)
选中这两个圆台，进行减操作得到小伞裙
Edit>Boolean>Substract
设置材料
Assign
Material
>
add
Material
对得到的三类伞裙进行如下位移和复制操作的到一整串绝缘子：
相关资料1中绝缘子排布图如下：
可知伞裙之间间隔数据以及各类伞裙排列规律，于是有以下操作：
选中中伞裙：
Edit>Arrage>Move
移动方向：（x,y,z）>(0,0,1)
移动距离：（dx,dy,dz）>(0,0,-51)
选中小伞裙：
Edit>Arrage>Move
移动方向：（x,y,z）>(0,0,1)
移动距离：（dx,dy,dz）>(0,0,-102)
得到这样一组绝缘子的基础排列如下图：
选中这组绝缘子，进行如下复制操作得到整个绝缘子串：
Edit>Duplicate>Along
line
方向坐标：（x,y,z）>(0,0,1)
间隔距离：（dx,dy,dz）>(0,0,153)
一共保留个数：22
然后进行镜像复制得到一共43组基本伞裙构成的绝缘子串，并将芯棒显示出来，得到整个完整的模型:
Edit>Duplicate>mirror
方向坐标：（x,y,z）>(0,0,-1)
复制距离：（dx,dy,dz）>(0,0,-5700)
创建计算区域（Region）
设置激励（Assign
Excitation）
选中芯棒的顶面
Maxwell
3D>
Excitations
>
Assign
>Voltage>800kV
选中芯棒的底面
Maxwell
3D>
Excitations
>
Assign
>Voltage>0V
设置计算参数（Assign
Executive
Parameter）
Maxwell
3D
>
Parameters
>
Assign
>
Matrix
>
Voltage1,Voltage2
设置剖分操作（Assign
Mesh
Operations）
选中所有物体，Ctrl+A
Maxwell
3D>
Mesh
operations>
Assign>
Inside
Selection>
Length
Based
不选Restrict
length
of
elements
选中Restrict
the
number
of
elements
输入maximum
number
of
elements：10000（设置剖分单元的最大数量）
设置自适应计算参数（Create
Analysis
Setup）
Maxwell
3D
>
Analysis
Setup
>
Add
Solution
Setup
最大迭代次数：
Maximum
number
of
passes
>
10
误差要求：
Percent
Error
>
1%
每次迭代加密剖分单元比例：
Refinement
per
Pass
>
50%
Check&Run
可能是由于我笔记本电脑的原因，所建的模型太大，单位矢量图在模型中无法正确显示，于是绘出下面这张电位分布图：
于是我用之前的单个一组基本绝缘子的排列重新做一个小的模型，
根据分压原理只加上2kv直流电压，能得到电位矢量图如下：
参考文献：【1】1000kv特高压交流输电线路绝缘子电位分布计算及均压环优化设计，李庆，西安电子科技大学