一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法及装置，涉及电力设备技术领域。该方法采用参数化建模的方法，设置中心导体半径、内屏蔽的水平位移与接地屏蔽的水平位移为全局变量，避免反复调整超高压绝缘套管二维模型；同时，本发明专利技术利用场计算器功能编辑切向场强E

【技术实现步骤摘要】
一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法及装置


[0001]本专利技术属于电力设备
，具体涉及一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法及装置。

技术介绍

[0002]在高压设备中，套管起着重要的绝缘作用。套管能否安全稳定运行，将直接影响到整个高压电器设备及用电线路安全、可靠及稳定运行。套管绝缘设计根据电压等级的不同而各不相同，有其自身特点。
[0003]随着电压等级的升高，对绝缘性能的要求也随之提高，绝缘结构则必须随之不断改进。一般来说，电压等级低，绝缘结构相对简单，对绝缘材料的要求也低；随着电压等级的升高，绝缘结构将变得复杂，对绝缘材料的要求随之提高。如电压等级在10kV到20kV之间时，内部绝缘介质可采用空气，套管内壁喷涂一层金属，在加工时避免尖角，法兰制成圆弧形。此绝缘结构可满足低压套管的绝缘要求。但对于超高和特高压套管来说，上述结构则远不能达到绝缘要求，需要增设附加绝缘保护部件及匀场优化措施，这样就给超高和特高压套管绝缘设计增加了难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对目前超高压绝缘套管绝缘特性仿真优化研究方面存在空白，提供了一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法及装置。
[0005]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0006]一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法，包括以下步骤：
[0007]1)利用Maxwell参数化建模功能，建立超高压绝缘套管二维模型；
[0008]2)根据建立的超高压绝缘套管二维模型，设置中心导体半径、内屏蔽的水平位移与接地屏蔽的水平位移为全局变量，作为结构参数进行优化；
[0009]3)保留最大场强处的瓷套伞裙特征，并在此处设置一条路径，利用Maxwell中场计算器功能编辑切向场强E
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计算公式，并应用于此路径中；
[0010]4)在额定相电压下，通过Maxwell中目标优化功能，观察单一结构参数变化对切向场强E
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的影响，确定结构参数的研究范围；综合优化参数研究范围，设置三个结构参数共同变化，对超高压绝缘套管的结构参数进行优化处理；
[0011]5)将优化后的超高压绝缘套管结构参数导入Maxwell中进行验证，选取最优参数。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，所述步骤1)中Maxwell参数化建模功能，具体包括：
[0013]根据简化后的超高压绝缘套管结构，在Maxwell中建立1:1的二维参数化仿真模型，选择中心导体半径、内屏蔽的水平位移与接地屏蔽的水平位移作为结构参数，通过调节结构参数值实现对超高压绝缘套管二维模型的调整。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，所述步骤2)中，中心导体的半径在80～95mm范围内，其步长为1mm；中间屏蔽的水平位移在
‑
10～20mm范围内，其右移为正，步长为5mm；接地屏蔽的
水平位移在
‑
10～8mm范围内，其右移为正，步长为1mm。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，所述步骤3)具体为：
[0016]31)通过Maxwell中线工具描绘所保留最大场强处的瓷套伞裙路径；
[0017]32)利用场计算器功能编辑切向场强E
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计算公式并应用于此路径中；
[0018]33)在Maxwell中结果处设置切向场强E
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结果报告。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，切向场强E
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的计算公式的计算公式其中MagE为P点处场强值，nE为P点处径向场强值，P为所设路径上一点。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，所述步骤4)具体为：
[0021]41)在额定相电压下，通过Maxwell中目标优化功能，选择参数选项，设置相应结构参数步长，观察单一结构参数变化对切向场强E
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的影响，确定结构参数的研究范围；
[0022]42)综合优化参数研究范围，通过Maxwell中目标优化功能，选择优化选项，设置三个结构参数共同变化，设置切向场强值E
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≤0.4kV/mm，选择优化方法，对超高压绝缘套管的结构参数进行优化处理。
[0023]本专利技术进一步的改进在于，所述步骤5)具体为：
[0024]51)将优化后的超高压绝缘套管结构参数导入额定相电压下超高压绝缘套管模型中进行验证，综合分析结果以及工艺制造的设计要求，选取三组合适优化参数；
[0025]52)将优化参数导入雷电冲击过电压下超高压绝缘套管模型中进行验证，确定最优参数。
[0026]一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化装置，包括：
[0027]模型建立单元，利用Maxwell参数化建模功能，建立超高压绝缘套管二维模型；
[0028]参数优化单元，根据建立的超高压绝缘套管二维模型，设置中心导体半径、内屏蔽的水平位移与接地屏蔽的水平位移为全局变量，作为结构参数进行优化；
[0029]路径设置单元，保留最大场强处的瓷套伞裙特征，并在此处设置一条路径，利用Maxwell中场计算器功能编辑切向场强E
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计算公式，并应用于此路径中；
[0030]结构参数优化单元，在额定相电压下，通过Maxwell中目标优化功能，观察单一结构参数变化对切向场强E
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的影响，确定结构参数的研究范围；综合优化参数研究范围，设置三个结构参数共同变化，对超高压绝缘套管的结构参数进行优化处理；
[0031]最优参数确认单元，将优化后的超高压绝缘套管结构参数导入Maxwell中进行验证，选取最优参数。
[0032]本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0033]本专利技术提供的一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法及装置，采用参数化建模的方法，设置中心导体半径、内屏蔽的水平位移与接地屏蔽的水平位移为全局变量，避免反复调整超高压绝缘套管二维模型；同时，本专利技术利用场计算器功能编辑切向场强E
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公式并应用于关注变量路径中，进而对超高压绝缘套管内部绝缘结构优化设计，提高了超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析效率，对于高压电器的绝缘设计具有较大的现实意义。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实例的超高压绝缘套管绝缘特性仿真参数优化流程示意图。
[0035]图2为定义瓷件外表面路径(黑色加粗部分)。
[0036]图3为优化前后所设路径的切向场强E
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，其中图3(a)为优化前所设路径的切向场强，图3(b)为优化后所设路径的切向场强E
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。
[0037]图4为本专利技术超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化装置的结构框图。
具体实施方式
[0038]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用Maxwell参数化建模功能，建立超高压绝缘套管二维模型；2)根据建立的超高压绝缘套管二维模型，设置中心导体半径、内屏蔽的水平位移与接地屏蔽的水平位移为全局变量，作为结构参数进行优化；3)保留最大场强处的瓷套伞裙特征，并在此处设置一条路径，利用Maxwell中场计算器功能编辑切向场强E
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计算公式，并应用于此路径中；4)在额定相电压下，通过Maxwell中目标优化功能，观察单一结构参数变化对切向场强E
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的影响，确定结构参数的研究范围；综合优化参数研究范围，设置三个结构参数共同变化，对超高压绝缘套管的结构参数进行优化处理；5)将优化后的超高压绝缘套管结构参数导入Maxwell中进行验证，选取最优参数。2.根据权利要求1所述的一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法，其特征在于，所述步骤1)中Maxwell参数化建模功能，具体包括：根据简化后的超高压绝缘套管结构，在Maxwell中建立1:1的二维参数化仿真模型，选择中心导体半径、内屏蔽的水平位移与接地屏蔽的水平位移作为结构参数，通过调节结构参数值实现对超高压绝缘套管二维模型的调整。3.根据权利要求1所述的一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法，其特征在于，所述步骤2)中，中心导体的半径在80～95mm范围内，其步长为1mm。4.根据权利要求1所述的一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法，其特征在于，所述步骤2)中，中间屏蔽的水平位移在
‑
10～20mm范围内，其右移为正，步长为5mm。5.根据权利要求1所述的一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法，其特征在于，所述步骤2)中，接地屏蔽的水平位移在
‑
10～8mm范围内，其右移为正，步长为1mm。6.根据权利要求1所述的一种超高压绝缘套管绝缘特性仿真分析优化方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：31)通过Maxwell中线工具描绘所保留最大场强处的瓷套伞裙路径；32)利用场计算器功能编辑切向场强E
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计算公式并应用于此路径中；33)在Maxwell中结果处设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王流火，李庆江，庞鹏，王俊刚，孙帅，周俊宏，陈先锋，陈德权，陈义，陶雄武，方祎，崔明硕，杨夙峰，霍小晶，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：