252 kV紧凑型GIL三相三支柱绝缘子绝缘结构设计与优化

当GIL由单相运行转变为三相共箱时,滑动设计的支柱绝缘子绝缘结构将变得更为复杂,设计难度显著提高。为提升252 kV三相共箱式紧凑型GIL运行可靠性,应用有限元方法仿真分析了252 kV紧凑型GIL三相三支柱绝缘子电场分布特性,提取了电场设计指标值。将电场设计指标转化为去量纲化指标f,探讨了252 kV紧凑型GIL三相三支柱绝缘子f值随典型结构参数的变化规律,结合相对标准偏差分析得到了典型结构参数对各设计指标的影响程度。在此基础上,讨论了绝缘子的典型结构参数优化设计顺序与方法,给出了改进方案并分析了改善电极间电容分布以均匀金属件表面电场的方法。结果表明,改进方案的绝缘子表面合成场强、切向场强、嵌件表面场强分别降低了6.9%、11.1%、30.1%。改进方案使三相三支柱绝缘子的3个设计指标均满足了控制值要求,对252 kV紧凑型GIL中三相三支柱绝缘子的优化设计具有重要的指导与参考意义。

252 kV紧凑型气体绝缘金属封闭输电线路三相盆式绝缘子结构综合优化

为均匀252 kV紧凑型GIL三相盆式绝缘子表面电场和应力场分布,采用智能优化算法对其开展了综合优化研究。建立了三维有限元仿真计算模型,对3种结构三相盆式绝缘子的电场和应力场分布特性进行了比较,择优分析了典型结构参数对电场和应力场分布的影响规律。在此基础上,构建Bernstein方程描述绝缘子表面轮廓,讨论了相应的约束条件和简化方法,应用粒子群算法联合调用COMSOL及MATLAB实现了三相盆式绝缘子的智能结构优化。结果表明:与原始结构相比,优化后绝缘子表面合成场强、切向场强和第一主应力最大值分别下降了13.5%、16.0%、8.5%,均能满足控制值要求;不规则复杂轮廓优化方法能够有效改善252 kV紧凑型GIL电场和应力场分布。研究结果可为252 kV三相盆式绝缘子的结构设计与改进提供指导和参考。

基于有限元分析的252 kV绝缘子结构优化

GIS(GAS Insulated Switchgear)是气体绝缘全封闭组合电器,对于三相共箱的252 kV高压开关,三相绝缘子起着重要的支撑、绝缘作用。而三相绝缘子中的隔离绝缘子又起着隔离SF6与空气的作用,在检修过程中起重要作用。因此三相隔离绝缘子是252 kV GIS中非常重要的组成部分。隔离绝缘子由金属导体、嵌件、屏蔽件与环氧树脂在浇筑中成型。利用有限元分析方法进行电场及应力场的仿真计算,对隔离绝缘子、绝缘子三相导体的形状进行了优化,降低环氧树脂与金属导体结合面的应力。机械仿真的结果显示优化后结构与初始结构相比,结合面三交点应力下降了33.3%。通过水压实验中实验结果的数据表明,优化后的隔离绝缘子平均耐受水压载荷提高了34.9%,也验证了有限元分析的可靠性。优化后的三相隔离绝缘子,其电气性能不受影响。通过提高隔离绝缘子机械强度改善了高压开关设备检修方式,提高检修效率。