叠层式介电功能梯度绝缘子的介电常数分布优化

针对目前缺少介电功能梯度材料(d-FGM)内部介电特性分布的优化方法这一问题,提出了一种适用于交变电压下的叠层式介电常数FGM(ε-FGM)绝缘子内部介电特性的优化算法。该算法以降低绝缘子沿面最大电场强度为目标,使用迭代方法,根据当前电场强度、目标电场强度及介电常数上下限等设计参数,自适应地调整每层材料的介电常数,获得优化的介电常数分布;通过改变迭代系数和缩减系数,控制算法收敛过程,降低计算时间和资源消耗。仿真结果表明:相对于匀质绝缘子,ε-FGM绝缘子内部及沿面附近电场的不均匀程度得到明显改善,沿面最大场强的降幅超过60%;绝缘子的单层厚度应当在工艺条件满足的基础上尽可能地减小;沿面最大场强会随着介电常数上限的增加而非线性降低,存在饱和现象,饱和阈值与优化前的沿面最大场强呈正相关。研究结果验证了该算法的有效性,且表明以ε-FGM为代表的d-FGM具有优异的电场分布优化效果,有望在各类高压设备的固体绝缘系统中获得广泛的应用。

基于Fluent的35 kV干式空心电抗器温度场仿真分析

干式空心电抗器匝间短路是造成其故障的主要原因,而匝间绝缘材料的劣化受温度等因素的影响,因此对干式空心电抗器进行温度场分析有很重要的意义。文中利用Fluent对电抗器正常运行状态以及气道堵塞状态的温度场进行仿真计算,对不同情况下的各包封的温度分布进行分析。结果表明:在正常运行状态下,电抗器内部包封温升明显高于外部包封,同一包封上部温度高于下部,温差大于20 K,热点位于距顶端10%~20%处;气道堵塞情况下,阻塞处相邻包封温升明显升高,高出正常运行状况30~40 K;气道阻塞对非相邻包封温升影响较小,利用红外测温法测量电抗器外包封温度无法反映内部包封的局部过热。不同状态下的温度场仿真计算,对电抗器绝缘劣化研究以及故障分析提供依据。

35kV干式空心电抗器匝间绝缘热-机联合损伤分析

针对干式空心电抗器现场运行中频繁出现的匝间绝缘故障,首先对电抗器进行正常运行、气道阻塞情况下的温度场进行仿真,得到了电抗器各包封的温度分布及热点温度,在此基础上,对电抗器匝间绝缘的主要绝缘材料聚酯薄膜进行材料热老化处理,对不同老化程度的试样开展了体电阻率、拉伸强度、局部放电以及击穿电压等测试,以对材料劣化特性进行表征.实验发现,随着老化程度的加剧,不同试样的体电阻率、拉伸强度和局部放电起始电压明显降低,但耐电强度变化不明显.分析认为,单一热老化并不会直接导致绝缘材料的击穿,而老化后材料机械强度的下降导致运行中力作用下出现的机械受损,可能是造成电抗器匝间绝缘击穿故障的原因.