[发明专利]基于非线性电导环氧树脂的220kVGIL绝缘子均压方法在审

专利信息
申请号: 201910082680.9 申请日: 2019-01-28
公开(公告)号: CN109858141A 公开(公告)日: 2019-06-07
发明(设计)人: 杜伯学;张程;梁虎成;李进;王浩鸣;房晟辰 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 程小艳
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 绝缘子 环氧树脂 电导 均压 环氧树脂绝缘子 电场强度分布 压强 电场畸变 基础参数 上下表面 上表面 元模型 环氧 热学 网格
【说明书】:

发明公开一种基于非线性电导环氧树脂的220kV GIL绝缘子均压方法,包括如下步骤:1)建立一个简化的GIL模型;2)设置GIL不同材料的各项电气、热学和基础参数:设置SF6常温压强为0.4Mpa,3)建立直流GIL的有限元模型,并且对模型进行网格剖分。采用非线性电导环氧树脂取代普通环氧树脂绝缘子后,绝缘子的沿面电场畸变程度相对于普通环氧绝缘子得到了极大的改善。上下表面电场强度分布的均匀程度得到了明显的改善,绝缘子上表面电场强度最大值均显著降低。

技术领域

本发明属于高压设备技术领域,涉及一种基于非线性电导环氧树脂的220kV GIL绝缘子均压方法。

背景技术

气体绝缘输电管线(Gas Insulated Transmission Line,GIL)技术凭借其输送容量大、损耗低等优点成为特殊环境下替代架空输电线路和电力电缆进行电能传输的首选方案。气固界面电场分布是决定直流气体绝缘管道可靠运行的重要因素,尤其是负载条件下,导杆发热在绝缘子径向产生温度梯度,造成电场畸变,在运行过程中易出现绝缘故障。而环氧树脂复合材料电导率又随电场和温度变化,使直流下气固界面电场分布更为复杂。因此本发明提出了一种将传统环氧树脂替换为非线性电导环氧树脂的方法。将传统环氧树脂替换为非线性电导环氧树脂后,不同负载下沿面电场分布均得到改善。仿真结果证明了应用非线性电导环氧树脂抑制绝缘子电场畸变从而降低故障概率的可行性,有望在直流GIL中得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,利用非线性电导环氧树脂改善220kVGIL绝缘子的电场畸变程度。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种基于非线性电导环氧树脂的220kVGIL绝缘子均压方法,包括如下步骤:

1)建立一个简化的GIL模型;

2)设置GIL不同材料的各项电气、热学和基础参数:设置SF6常温压强为0.4Mpa;

3)建立直流GIL的有限元模型,并且对模型进行网格剖分。

(1)首先设定一个初始电场分布E0(r,z)和温度场分布T0(r,z);

(2)确定绝缘子的电导率分布和其他材料属性;

(3)根据电导率分布,运用直流稳态电场分布方程计算绝缘介质内部电场分布E(r,z);

(4)将介质焦耳发热载入稳态传热方程,计算得到绝缘子的温度场分布T(r,z)。根据以上步骤计算得到的电场和温度场分布修正绝缘子的电导率分布和其他材料属性;

(5)根据修正属性,运用电场分布方程再次求取电场分布,并代入传热方程中修正温度场分布,如此反复直至相邻两次迭代计算电场和温度差值满足控制精度要求。

有益效果

附图3、附图4分别为以非线性电导环氧树脂取代普通环氧树脂芯子后,不同负载工况下非线性电导盆式绝缘子上表面和下表面的沿面电场分布情况。从附图3、4可以看出,采用非线性电导环氧树脂取代普通环氧树脂绝缘子后,绝缘子的沿面电场畸变程度相对于普通环氧绝缘子得到了极大的改善。上下表面电场强度分布的均匀程度得到了明显的改善,绝缘子上表面电场强度最大值均显著降低。因此,使用非线性电导环氧树脂取代传统环氧树脂,是一种均匀沿面电场进而提高沿面闪络电压的有效思路。

附图说明

图1盆式绝缘子的几何模型。

图2不同温度下电导率与电场强度关系:

(a)普通环氧在不同温度下电导率与电场强度关系;

(b)非线性环氧在不同温度下电导率与电场强度关系。

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