戴伟伟，高 凯，马 利，金立军*

(1.同济大学 电子与信息工程学院，上海 201804；2.上海电力科学研究院，上海 200063)

0 引 言

因其小型化、可靠性高、通流能力强等突出优点，气体绝缘金属封闭组合电器(gas insulated switch-gear， GIS)在电力系统中的应用日益广泛[1]。然而其密封性严、结构紧凑等特点导致负荷电流下导体发热严重，加速绝缘材料老化，造成绝缘性能降低，引发短路等重大电网事故[2]。因此，对GIS内部导体温度进行评估，提前发现并消除设备内部缺陷和隐患，对GIS设备的安全稳定运行具有重要意义。

目前，国内外用来测量GIS内部温度的方法主要有热电偶测量内部温度，红外传感测温技术以及光纤光栅测温3种方法[3-5]，这些方法只能在GIS设备发生严重故障时才可以检测出来，不满足GIS设备的安全监测要求。另外，国内外学者定性研究了GIS内部整体温升的仿真方法，没有深入研究壳体温升与导体温升分布的定量关系，罗建华[6]于2010年分析了三相GIS母线的温升问题；武安波[7]在2012年对母线槽进行过多物理场的耦合分析；这些研究也仅限于二维分析。

本文将以252 kV GIS隔离开关为研究对象，基于有限元分析软件COMSOL建立电磁场-流场-温度场等多物理场耦合数学模型，仿真计算得到隔离开关自内向外的三维稳态温度场分布，并通过测温试验以验证仿真计算的正确性，评估设备的运行状态。

1 GIS设备多物理场耦合模型

本文以隔离开关为研究对象。为便于建模计算，忽略了螺栓等小部件对温度分布的影响，按照实际252 kV GIS的尺寸参数，建立了简化的物理模型，其轴向剖面如图1所示。……