盆式绝缘子多物理场耦合数值计算及结构优化

作     者：张施令 彭宗仁 王浩然 程建伟 ZHANG Shiling;PENG Zongren;WANG Haoran;CHENG Jianwei

作者机构：国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 中国电力科学研究院有限公司北京100085 南方电网科学研究院有限责任公司广州510663 

基　　金：重庆市自然科学基金(cstc2018jcyjAX0486) 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2020年第46卷第11期

页      码：3994-4005页

摘      要：随着高电压、大电流输电要求的提出,对盆式绝缘子运行性能需在电-热-机多物理场耦合模拟方面进行深入分析,并依据多物理场耦合模拟结果优化设计其结构。首先通过试验获取了盆式绝缘子本体材料电-热-机性能参数。基于以上试验数据,提出了电-热-机多物理场有限元法计算方法,该算法流程将介电常数、介质损耗角正切、导热系数和热膨胀系数与温度非线性关系考虑进单一物理场计算中,进一步建立盆式绝缘子三维有限元模型开展电场、温度场和应力场的解耦计算。应用RBF神经网络对电-热-机多物理耦合场模拟数据进行学习,从而实现盆子最优化结构参数的非线性设计,获得盆式绝缘子最优结构参数。针对盆式绝缘子的应用结果表明:电-热-机多物理场有限元法计算方法可有效实现盆式绝缘子解耦模拟;盆子本体最大电场强度值同样位于中心导体附近,其最大场强为11.85 kV/mm;6 300 A载流量下最高温度在中心导体与环氧材料的界面处其值为97℃,盆子中间部位发生位移最为显著且应力集中区域主要出现在盆式绝缘子法兰侧。该研究结果可有效指导高电压等级盆式绝缘子结构设计,对于GIS/GIL设备中盆式绝缘子的故障诊断及其模式识别具有一定理论指导价值。

主 题 词：盆式绝缘子 有限元 多物理耦合场 RBF神经网络 结构参数优化 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

核心收录：

D　O　I：10.13336/j.1003-6520.hve.20190777

馆 藏 号：203992841...