隨著高電壓、大電流輸電要求的提出,對盆式絕緣子運行性能需在電-熱-機多物理場耦合模擬方面進行深入分析,并依據多物理場耦合模擬結果優(yōu)化設計其結構。首先通過試驗獲取了盆式絕緣子本體材料電-熱-機性能參數�；谝陨显囼灁祿�,提出了電-熱-機多物理場有限元法計算方法,該算法流程將介電常數、介質損耗角正切、導熱系數和熱膨脹系數與溫度非線性關系考慮進單一物理場計算中,進一步建立盆式絕緣子三維有限元模型開展電場、溫度場和應力場的解耦計算。應用RBF神經網絡對電-熱-機多物理耦合場模擬數據進行學習,從而實現(xiàn)盆子最優(yōu)化結構參數的非線性設計,獲得盆式絕緣子最優(yōu)結構參數。針對盆式絕緣子的應用結果表明:電-熱-機多物理場有限元法計算方法可有效實現(xiàn)盆式絕緣子解耦模擬;盆子本體最大電場強度值同樣位于中心導體附近,其最大場強為11.85 kV/mm;6 300 A載流量下最高溫度在中心導體與環(huán)氧材料的界面處其值為97℃,盆子中間部位發(fā)生位移最為顯著且應力集中區(qū)域主要出現(xiàn)在盆式絕緣子法蘭側。該研究結果可有效指導高電壓等級盆式絕緣子結構設計,對于GIS/GIL設備中盆式絕緣子的故障診斷及其模式識別具有一定理論指導價值。 

【文章來源】：高電壓技術. 2020,46(11)北大核心EICSCD

【文章頁數】：12 頁

【部分圖文】：

盆子本體材料SEM觀測

圖1 盆子本體材料SEM觀測測量了盆式絕緣子材料在-50～150℃溫度范圍內的溫譜曲線，高壓交流盆式絕緣子運行在工頻電壓下，因此測量中頻率設定為50 Hz，相對介電常數、損耗角正切值與溫度變化關系示于圖3中。其中將–50～20℃溫度區(qū)間定義為低溫區(qū)，將20～100℃溫度區(qū)間定義為額定運行區(qū)，將100～150℃溫度區(qū)間定義為高溫區(qū)。圖3表明：在低溫區(qū)，相對介電常數隨溫度的上升而增大，但介質損耗角正切隨溫度的上升而下降；額定運行區(qū)，相對介電常數呈現(xiàn)略微上升趨勢，而介質損耗角正切出現(xiàn)先降低后上升的趨勢；高溫區(qū)，相對介電常數和介質損耗角正切均劇烈上升，而介質損耗角正切隨后表現(xiàn)出下降趨勢。圖4中列出了盆子本體材料熱重試驗曲線，可見3個樣品試驗曲線基本重合，證明試驗曲線具備可重復性。圖中表明試樣開始分解溫度為300℃，溫度達到575℃以后不再分解。定量分析表明：加熱過程中分解部分(環(huán)氧)與未分解部分(添加劑)之間的平均質量之比為0.38，其中未分解部分主要為前述的Zn O顆粒。

另一方面，對盆子本體材料以及盆子中心導體進行了熱膨脹系數測試如圖5所示，對于盆子本體環(huán)氧和中心導體鋁材分別兩個試樣，熱膨脹系數隨溫度變化趨勢基本一致，且具體數據相差不大，因此該試驗測量具有一定的可重復性。中心導體鋁材在20～160℃溫度范圍內基本穩(wěn)定，盆子本體材料熱膨脹系數曲線拐點出現(xiàn)在100℃，因此高溫條件下在中心導體與盆子本體材料間由于熱膨脹系數不同而形成高應力區(qū)域。圖4 盆子本體材料熱重試驗曲線

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3560824