随着全国弃风现象的频发,利用弃风余电进行蓄热供暖得到了大面积的推广。由于电压等级较高,蓄热装置绝缘问题也越来越发凸显。正常工作下蓄热装置内部温度可达500℃左右,再加上几十千伏的电压,蓄热装置内形成了一种高温高电压的环境,特别是刚开始烘炉时蓄热砖体内部湿气向外蒸发,形成一种高温高电压潮湿工况,蓄热装置内部导体(加热丝)极易产生绝缘击穿,造成蓄热单元损坏,降低装置绝缘强度。针对蓄热装置绝缘问题,本文对装置进行了如下绝缘优化设计,主要内容如下:首先,对蓄热装置基本工作原理及内部导体的选材计算进行了简单介绍,针对内部导体加热丝丝型排列不合理而产生的压降过大现象,这里总结出了一种新的排布方案,降低了相邻加热丝之间压降,避免了空气击穿,损坏蓄热单元。其次,分析蓄热装置中基本传热方式,根据传热学基本原理推出加热丝的焦耳热计算公式;随后说明温度场与电场和磁场之间的耦合形式以及电场和磁场在蓄热装置中的应用,并分析这几种场强在蓄热装置中的边界条件。利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对采用不同加热丝丝型的蓄热装置进行热电耦合仿真,分析不同丝型下温度场和电场分布情况,针对装置中存在的场强度分布不均匀的问题研究出优化方案,并通过仿真实验对比验证。最后,基于电磁场的基本原理对蓄热装置的高温磁场环境进行分析,建立蓄热装置内部磁场数学模型,利用COMSOL Multiphysics仿真软件仿真分析得出磁场分布。针对装置中出现的磁场叠加问题总结出优化方案,并经过仿真对比分析验证方案的优越性,有效解决加热丝之间磁场叠加问题,避免了因磁场力过大加热丝相互粘连短路。最后通过内置式的固态蓄热系统实验平台检测到的实时数据进一步验证优化后蓄热装置的可靠性。