為優(yōu)化交流1 100kV氣體絕緣輸電線路中三支柱絕緣子的電氣性能,提出了一種基于遺傳算法的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法。建立三支柱絕緣子電場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)仿真模型,對(duì)絕緣子電氣性能和機(jī)械性能進(jìn)行校驗(yàn),發(fā)現(xiàn)最大表面場(chǎng)強(qiáng)位于支柱和中心圓柱的連接處,為12.13 MV·m-1,大于12MV·m-1的許用值,可能引發(fā)閃絡(luò),有必要進(jìn)行電氣性能優(yōu)化。建立三支柱絕緣子參數(shù)化模型,仿真研究各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)三支柱絕緣子電氣性能的影響,發(fā)現(xiàn)各結(jié)構(gòu)參數(shù)的增大對(duì)絕緣子電氣性能有不同程度的優(yōu)化,但也會(huì)造成絕緣子體積的增加。在滿足機(jī)械性能需求和絕緣子體積保持不變的條件下,以提高電氣性能為目標(biāo),提出基于遺傳算法的三支柱絕緣子結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方案,并且為減小計(jì)算量,提出該方案的簡(jiǎn)化方法。結(jié)果表明:在相同電壓下,優(yōu)化后的三支柱絕緣子的最大表面場(chǎng)強(qiáng)降低為11.36MV·m-1,絕緣裕度提高了6.3%,優(yōu)化效果較好。所提方法兼顧了機(jī)械性能和絕緣子體積,具有較高的實(shí)用性和計(jì)算效率。 

【文章來(lái)源】：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,54(07)北大核心

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【部分圖文】：

三支柱絕緣子典型結(jié)構(gòu)

為了提高計(jì)算效率，在不影響計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。在進(jìn)行有限元仿真時(shí)，認(rèn)為嵌件、滾輪和微粒收集器之間均具有良好接觸且穩(wěn)定接地，將其視為等位體。同理，認(rèn)為連接筒和中心導(dǎo)桿之間也具有良好接觸，具有相同的高電位。由于微粒收集器的條形孔距離絕緣子較遠(yuǎn)，對(duì)絕緣子附近的電場(chǎng)影響較小，可認(rèn)為微粒收集器表面是光滑的。此外，微粒收集器的軸向?qū)挾缺冉^緣子的略大，且其內(nèi)徑和外殼十分接近，因此可將外殼和微粒收集器視為一個(gè)金屬圓筒，其內(nèi)徑和微粒收集器的相同。最終建立的三支柱絕緣子簡(jiǎn)化模型如圖2所示。2 三支柱絕緣子電場(chǎng)許用值和應(yīng)力場(chǎng)許用值

仿真時(shí)認(rèn)為各金屬件之間具有良好接觸，在中心導(dǎo)桿處施加2 400kV電壓，外殼處施加0電位，取環(huán)氧樹脂、絕緣氣體和金屬件的相對(duì)介電常數(shù)分別為4.65、1.002和1×107，得到三支柱絕緣子電位和場(chǎng)強(qiáng)分布的仿真結(jié)果，分別如圖3和圖4所示。從圖3可以看出，在雷電沖擊電壓2 400kV的作用下，中心導(dǎo)體、連接筒、絕緣子中心圓柱以及各支柱嵌件處電位下降較快，結(jié)合圖4可知，這些區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)也較高。


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