基于几何形状/介电分布综合优化的GIS/GIL盆式绝缘子电场分布特性调控

为了给高耐电性能GIS/GIL盆式绝缘子的研制提供理论支持及设计导则,采用数值模拟方法对550kV交流盆式绝缘子模型开展电场分布的多层次综合优化设计。在初步设计阶段,首先通过几何形状的轮廓优化获得盆体凹面和凸面的轮廓外形,在此基础上进一步通过介电分布的拓扑优化,调整绝缘内部的相对介电常数空间分布以实现沿面电场的调控,实现了绝缘结构整体的优化设计。在详细设计阶段,基于几何形状和介电分布拓扑优化的结果,通过参数优化寻找最优的介电常数以及连接件高度等局部关键结构最优尺寸参数。仿真结果表明,提出的多层次综合优化策略能够最大程度地利用设计空间,实现几何形状与介电分布"1+1>2"的优化效果。相较于优化前的原始盆式绝缘子,优化后的盆体凸面和凹面的最大电场降幅可分别达24.2%和28.6%,大幅改善了盆式绝缘子的整体电场分布。