介电功能梯度材料绝缘子的电场调控机理及其介电特性分布优化方法研究
对于GIS设备,电场分布不均匀是导致其固体绝缘击穿破坏的重要原因.介电功能梯度材料(dFGM)通过调整材料内部的介电特性分布,进行绝缘子电场分布的均匀化,且相对于传统的“控形”方法,这类“控性”方法的绝缘结构更加简单,调控方式更加灵活.本文分析了FGM材料进行绝缘子电场调控的机理,并提出了一种FGM绝缘子内部介电常数分布的最优化设计方法,详细介绍了其基于MATLAB和ANSYS的实施方式.最后,针对多层叠加圆台、盘式及盆式FGM绝缘子模型,利用该方法进行了仿真研究.研究结果不仅给出了设计方法中缩减系数的最优值(0.5),而且表明:相对于均匀绝缘子,FGM绝缘子内部及沿面附近的电场不均匀程度得到明显改善,沿面最大电场强度下降了近50％.这不仅证明了本文优化方法的有效性,同时验证了FGM绝缘子在均匀电场分布、提升耐电强度方面的巨大优势.
气体绝缘金属封闭开关设备 绝缘子 电场调控 介电特性 功能梯度材料 优化设计
李文栋 有晓宇 邓军波 穆海宝 张冠军
西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,710049,西安
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2015-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）