申请/专利权人：西安交通大学;国网陕西省电力有限公司电力科学研究院

申请日：2022-03-07

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN114707373B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/27;G06F30/28;H02G5/06;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.07.22#实质审查的生效;2022.07.05#公开

摘要：一种高压直流GIL电场等效及其结构快速优化方法，包括以下步骤：在三维CAD软件中建立高压直流GIL几何模型；通过基于Krylov子空间方法对高压直流GIL绝缘子的温度场进行降阶处理，求解高压直流GIL的温度场；使用弱气体电离模型仿真求解高压直流GIL绝缘子的电场分布；在一定范围内对气体电导率进行扫描，获得高压直流GIL恒定电流场的电场分布；提取弱气体电离模型仿真结果和扫描计算结果的绝缘子表面电位分布，选择最接近弱气体电离模型的气体电导率模型，将其对应的气体电导率作为高压直流GIL绝缘子气体等效电导率；使用气体等效电导率进行绝缘子结构优化；将优化结果进行验算；本发明使得高压直流GIL电场仿真时间大大缩短，为高压直流GIL绝缘子优化提供了新思路。

主权项：1.一种高压直流GIL电场等效及其结构快速优化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1通过三维有限元CAD软件建立直流GIL绝缘子的几何模型，用以获取直流GIL绝缘子温度场和电场；步骤2通过降阶模型算法获取绝缘子的温度场分布，其中包括热传导、热对流和热辐射的传热效应；步骤3通过步骤2获得的绝缘子温度场，用公式1计算绝缘子固体的电导率， 其中，γs为材料电导率，Sm；γ0为基础电导率，Sm；α为温度系数，K；T为材料温度，K；使用弱气体电离方式对直流GIL绝缘子直流电场进行仿真，得到基于弱气体电离方法的直流电场；步骤4将气体等效为线性电导率的介质；选择不同的气体等效电导率进行仿真，通过求解恒定电流场方程得到服从电导率分布的电场分布结果；从而获得不同气体电导率对应的直流GIL绝缘子电场分布和弱气体电离方式的电场分布；步骤5使用步骤4得到的服从电导率分布的电场分布结果，提取绝缘子表面的电位分布曲线；使用步骤3得到的弱气体电离方法的直流电场结果，提取相同位置的绝缘子表面的电位分布曲线，将上述两条曲线求差，计算等效误差值；选择出误差最小的曲线对应的气体等效电导率，考虑步骤2降阶模型得到的温度场对绝缘子固体电导率的影响，在恒定电场仿真下对绝缘子电气性能进行结构优化；步骤6对步骤5优化后的绝缘子结构进行验证，步骤如下：6.1使用步骤2应用的降阶模型方法对步骤5优化后的绝缘子结构求解，得到优化后绝缘子的温度场分布；6.2使用步骤3所述的弱气体电离方法对优化后的绝缘子进行电场仿真，得到基于弱气体电离方法的直流电场结果；6.3使用步骤5最终优化的绝缘子电场结果，提取绝缘子表面的电位分布曲线；使用步骤6.2得到的弱气体电离方法的直流电场结果，提取相同位置的绝缘子表面的电位分布曲线，将上述两条曲线求差，得到等效误差值；6.4若误差小于设定值η，则完成优化，否则使用优化后的绝缘子结构模型跳转至步骤4重新选择等效电导率并进行优化。

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