申请/专利权人：天津大学;国网山东省电力公司超高压公司;平高集团有限公司

申请日：2023-11-24

公开（公告）日：2024-03-05

公开（公告）号：CN117649987A

主分类号：H01B19/00

分类号：H01B19/00;H01B17/14;G06F30/23

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.03.22#实质审查的生效;2024.03.05#公开

摘要：本发明公开了一种HVACGIL用三支柱绝缘子的绝缘裕度提升方法：首先基于迭代法实现介电梯度三支柱绝缘子介电常数分布设计，然后根据设计出的介电常数分布选取高、低介电填料配制出不同介电常数的环氧树脂复合溶液，接着逐层浇筑各层环氧树脂复合溶液实现介电功能梯度三支柱绝缘子制备，最终实现三支柱绝缘子电场优化以及绝缘裕度提升。本发明采用介电功能梯度的概念实现三支柱绝缘子实现绝缘裕度提升。

主权项：1.一种HVACGIL用三支柱绝缘子的绝缘裕度提升方法，其特征在于，基于COMSOL有限元仿真软件，以HVACGIL用三支柱绝缘子为优化模型，以优化交流电场分布为目的，采用迭代算法自适应调整绝缘子各层的介电常数，以获得最优的介电常数分布；然后根据设计出的介电常数分布选取高、低介电填料配制出不同介电常数的环氧复合溶液，利用逐层浇筑法实现介电梯度三支柱绝缘子制备，最终实现HVACGIL用三支柱绝缘子绝缘裕度的提升；具体包括以下设计步骤：第一步：设计介电常数梯度三支柱绝缘子介电常数分布A1利用COMSOL有限元仿真软件搭建HVACGIL用三支柱绝缘子模型；A2将绝缘子沿径向r平均分为n层；A3设定交流电场优化目标Eobj和初始介电常数分布εrr＝εr0；其中Eobj为最优交流电场，εrz为介电常数分布，εr0为介电常数初始值，每层的体介电常数初始值均设定为εr0；A4利用每层介电常数计算交流电场下的三支柱绝缘子交流电场分布，获得绝缘子的最大交流电场Emax；A5判断Emax是否降低，若满足，则执行步骤A6，否则执行步骤A10；A6判断i是否小于或等于n，若满足，则执行步骤A7，否则执行步骤A9；A7根据下式迭代计算绝缘子每层介电常数： 其中，i代表绝缘子第i层；εri′为第i层迭代后的介电常数；εri为第i层迭代前的介电常数；Ei为第i层的最大交流电场；εmax和εmin分别为介电常数的优化上限和下限；C是迭代系数，其初始值等于Eobj除以初始条件下的Emax；A8令i＝i+1，循环至步骤A6；A9令i＝1，循环至步骤A4；A10令C＝KC，K为调节系数；A11判断C是否小于或等于0.01，若满足，则执行步骤A12，否则循环至步骤A6；A12获得优化后的介电常数分布εrr和优化后的交流电场分布；第二步：制备介电常数梯度三支柱绝缘子B1利用高介电填料和低介电填料调节环氧树脂复合材料介电常数，获得环氧树脂复合材料介电常数与填料体积分数的关系，根据第一步中设计的各层介电常数，获得每层材料所需的填料体积分数；B2将环氧树脂和固化剂按照100：38的比例进行混合，将混合溶液等分为n份，根据上述步骤B1中的填料体积分数，向每份混合溶液中分别加入随层数变化的不同体积分数的填料，分别用搅拌器搅拌30min，真空箱真空脱泡1h后，获得填料比例不同的各层环氧树脂复合溶液；B3将三支柱绝缘子不锈钢模具中的空腔先用平均分割成n层的聚四氟材料填充；B4打开模具，取出第1层区域内的聚四氟材料，保留第1层空腔，安装模具后，将步骤B2中制备完成的第1层环氧树脂复合溶液倒入第1层空腔内，然后将模具放入烤箱中，并在120℃下加热90min；B5待溶液成型后，打开模具，取出第2层区域内的聚四氟材料，保留第2层空腔，安装模具后，将步骤B2中制备完成的第2层环氧树脂复合溶液倒入第2层空腔内，然后将模具放入烤箱中，并在120℃下加热90min；B6重复步骤B4和B5，直到加入第n层环氧树脂复合溶液后，将模具放入120℃的烤箱中，待固化10h以上后，打开模具，将绝缘子从模具中取出，切割下浇筑口处的环氧树脂，并对绝缘子表面打磨，最终获得介电常数梯度三支柱绝缘子。

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权利要求：

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