交流GIS/GIL绝缘子介电功能梯度化设计与金属微粒驱离方法研究

气体绝缘金属封闭开关(GIS)设备内部的金属微粒污染物会引起严重的电场畸变,进而诱发绝缘子沿面放电。针对此问题,本文提出一种介电功能梯度绝缘子的金属微粒驱离方法,仿真研究盆式绝缘子周围电场分布以及金属微粒运动特性。结果表明:GIS外壳表面释放的金属微粒受到轴向电场力作用,有朝着绝缘子运动的趋势。叠层式功能梯度(ε_(L)-FGM)绝缘子的介电常数沿径向递减,可在均匀沿面电场分布的同时,使金属微粒所受的电场力方向随轴向电场反转,让金属微粒远离绝缘子运动。然而,ε_(L)-FGM绝缘子GIS使外壳表面电场增强,使金属微粒运动高度较均匀绝缘子上增大约2.7倍。与ε_(L)-FGM绝缘子相比,基于拓扑优化算法设计的具有空间介电常数梯度的ε_(T)-FGM绝缘子减小了金属微粒跳跃高度,具有更佳的电场调控与微粒抑制效果。