【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高电压等级真空灭弧室，具体涉及一种通过在瓷壳沿面构建介电常数梯度涂层提升真空灭弧室绝缘水平的方法。
技术介绍
1、随着真空断路器向更高电压等级、小型化紧凑化发展，真空灭弧室内部绝缘问题日益突出。一般认为在真空灭弧室的绝缘构成包括：①触头间隙；②主触头与主屏蔽罩间隙以及导电杆与主屏蔽罩间隙；③端屏蔽罩与主屏蔽罩间隙及其与绝缘外壳间隙；④真空灭弧室外绝缘间隙。由于气固、真空-固体等界面处的材料介电特性不同，导致沿面绝缘强度明显低于绝缘材料本体。其中，屏蔽罩之间瓷壳内壁真空-固体沿面绝缘水平和瓷壳外壁气固沿面绝缘水平限制了高电压等级真空灭弧室轴向小型化的发展，提高瓷壳沿面的绝缘水平是高电压等级真空灭弧室小型化研制的关键内容。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种通过在真空灭弧室瓷壳沿面构建介电常数梯度涂层提升真空灭弧室绝缘水平的方法，本专利技术在真空灭弧瓷壳沿面构建介电常数梯度涂层，通过迭代优化确定涂层的介电常数分布情况，对瓷壳沿面切向电场进行优化调控，缓解局部电场过高，实现了真空灭弧室瓷壳沿面切向电场最大值的削弱，以及沿面切向电场分布的均匀化，从而有效提高了真空灭弧室的绝缘水平。
2、为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种瓷壳沿面构建介电常数梯度涂层提升真空灭弧室绝缘水平的方法，在真空灭弧室瓷壳的内壁和/或外壁上构建n段具有预设厚度的介电常数梯度分布的涂层，通过迭代优化的方式，得到每段涂层介
4、介电常数梯度涂层在瓷壳内壁即真空-固体沿面构建，或在瓷壳外壁即气体-固体沿面构建，或在瓷壳内壁、外壁均构建。
5、通过迭代优化的方式得到梯度涂层介电常数的最优分布，迭代变量为每段涂层的相对介电常数εk(j)，j＝1,2…n，k为迭代次数，在满足预设的迭代次数后停止迭代；最优迭代结果选取的判据为涂层沿面切向电场最大值以及涂层沿面切向电场不均匀系数满足要求。
6、迭代优化的流程如下：
7、1)预设瓷壳上n段涂层的的初始相对介电常数ε0(j)，j＝1,2,…n；
8、2)通过有限元仿真计算得到瓷壳沿面介电常数梯度涂层的沿面电场分布ek(j)，k为迭代次数；
9、3)若未到设定的迭代次数m，则根据下式对每段涂层的相对介电常数进行更新；并计算涂层沿面切向电场不均匀系数
10、其中：ejmax为第j层涂层的沿面切向电场最大值，eobj为沿面切向电场目标值，emax为涂层沿面切向电场最大值，eav为涂层沿面切向电场平均值；
11、4)迭代直到达到设定的迭代次数m，根据每次迭代得到的瓷壳沿面切向电场不均匀系数f和涂层沿面切向电场最大值,选取瓷壳沿面切向电场不均匀系数f和瓷壳沿面切向电场最大值满足要求的介电常数分布。
12、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
13、1)本专利技术针对真空灭弧室瓷壳沿面绝缘水平不足，首次将梯度涂层用于真空灭弧室瓷壳沿面，该方法通过在瓷壳表面构建一定段数的介电常数梯度涂层，优化迭代梯度涂层的介电常数分布，减小了真空灭弧室瓷壳沿面的最大切向电场幅值以及均匀化切向电场分布，为提升真空灭弧室绝缘水平提供了新方法。
14、2)本专利技术提出了真空灭弧室瓷壳沿面介电常数分布的迭代优化方法，通过该方法能够合理的确定出梯度涂层的介电常数分布，确保能实现良好的优化瓷壳沿面电场的效果。
15、3)对于不同结构的真空灭弧室本专利技术均可适用，且均能实现良好优化瓷壳沿面电场分布的效果，实现真空灭弧室绝缘水平的提升。
16、4)本专利技术中采取的措施结构及原理简单，易于实施。
17、本专利技术对提高真空灭弧室绝缘能力与真空灭弧室的小型化有重要理论价值和工程意义。
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1.一种瓷壳沿面构建介电常数梯度涂层提升真空灭弧室绝缘水平的方法，其特征在于：在真空灭弧室瓷壳的内壁和/或外壁上构建N段具有预设厚度的介电常数梯度分布的涂层，通过迭代优化的方式，得到每段涂层介电常数的优化分布，实现涂层沿面最大切向场强的削弱以及沿面切向场强的均匀化，从而提高真空灭弧室的绝缘能力。
2.根据权利要求1所述的瓷壳沿面构建介电常数梯度涂层提升真空灭弧室绝缘水平的方法，其特征在于：介电常数梯度涂层在瓷壳内壁即真空-固体沿面构建，或在瓷壳外壁即气体-固体沿面构建，或在瓷壳内壁、外壁均构建。
3.根据权利要求1所述的瓷壳沿面构建介电常数梯度涂层提升真空灭弧室绝缘水平的方法，其特征在于：通过迭代优化的方式得到梯度涂层介电常数的最优分布，迭代变量为每段涂层的相对介电常数εk(j)，j＝1,2…N，k为迭代次数，在满足预设的迭代次数后停止迭代；最优迭代结果选取的判据为涂层沿面切向电场最大值以及涂层沿面切向电场不均匀系数满足要求。
4.根据权利要求1所述的瓷壳沿面构建介电常数梯度涂层提升真空灭弧室绝缘水平的方法，其特征在于：迭代优化的流程如下：p>...
【技术特征摘要】
1.一种瓷壳沿面构建介电常数梯度涂层提升真空灭弧室绝缘水平的方法，其特征在于：在真空灭弧室瓷壳的内壁和/或外壁上构建n段具有预设厚度的介电常数梯度分布的涂层，通过迭代优化的方式，得到每段涂层介电常数的优化分布，实现涂层沿面最大切向场强的削弱以及沿面切向场强的均匀化，从而提高真空灭弧室的绝缘能力。
2.根据权利要求1所述的瓷壳沿面构建介电常数梯度涂层提升真空灭弧室绝缘水平的方法，其特征在于：介电常数梯度涂层在瓷壳内壁即真空-固体沿面构建，或在瓷壳外壁即气体-固体沿面构建，或在瓷壳内...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿英三，冯明路，李昊旻，王建华，刘志远，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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