CN111460642B - 一种高压gil气固界面电场分布优化方法 - Google Patents

一种高压gil气固界面电场分布优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高压GIL气固界面电场分布优化方法，基于温度梯度氟化处理技术以及COMSOL软件仿真。绝缘子进行温控氟化处理，通过移动测温探针测量绝缘子沿面等距n(n≥4)个点的表面温度T1、T2…Tn，拟合得到绝缘子沿面温度分布T(z)1，z是绝缘子轴向坐标；根据σ(t,T)和T(z)1，得到绝缘子沿面电导率分布σ(z)1；利用COMSOL软件建立绝缘子模型，输入σ(z)1，得到连续梯度电导分布绝缘子的沿面电场强度分布，计算电场不均匀系数f1，其中f的定义为最大场强与平均场强的比值；改变氟化处理条件，得到氟化处理操作的最优电场不均匀系数是F，其对应的最优处理参数为条件m。

Description

一种高压GIL气固界面电场分布优化方法
技术领域
本发明属于GIL界面电场分布技术领域，具体涉及一种高压GIL气固界面电场分布优化方法。
背景技术
直流气体管道输电(GIL)因其传输容量大、线路铺设简单、电磁干扰小等优点，在近年来得到极大发展，随着电压等级的升高，对于绝缘子性能的要求也逐渐提高。在实际运行过程中，直流下绝缘子表面易积聚单极性电荷，其沿面电场分布不均，可能最终引起绝缘故障，从而威胁到整个直流输电系统的安全稳定运行。本发明提出一种高压GIL气固界面电场分布优化方法，氟化技术操作简易，具备工业化生产前景，配合仿真优化得到最优参数，可以实现绝缘子沿面电场分布优化，有望在实际系统中起到避免绝缘故障发生的重要作用。
发明内容
本发明以绝缘子为研究对象，所调控特性为其沿面电场分布，旨在提供GIL绝缘子沿面电场优化方法，确定绝缘子的表面改性技术最优参数，提升绝缘子性能，避免绝缘故障发生。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
1)在密闭反应釜中，对绝缘子进行温控氟化处理，氟化处理条件1(时间t，温度梯度自上到下为T1-T2)(T1＞T2)。
2)通过移动测温探针测量绝缘子沿面等距n(n≥4)个点的表面温度T1、T2…Tn，拟合得到绝缘子沿面温度分布T(z)1，z是绝缘子轴向坐标。
3)氟化处理条件(包括处理时间t及处理温度T)与绝缘子表面电导率之间存在对应关系σ(t,T)，根据σ(t,T)和T(z)1，得到绝缘子沿面电导率分布σ(z)1。
4)利用COMSOL软件建立绝缘子模型，输入σ(z)1，得到连续梯度电导分布绝缘子的沿面电场强度分布，计算电场不均匀系数f1(f的定义为最大场强与平均场强的比值)。
5)根据氟化处理工艺的实际操作条件，改变条件1即通过改变T1、T2和t，设定条件2，可以得到绝缘子沿面温度分布T(z)2，对应改变绝缘子沿面电导率分布σ(z)2，从而仿真计算出新的f2，若f2≥f1，则σ(z)1为更优的沿面电导率分布；若f2＜f1，则σ(z)2为更优的沿面电导率分布，条件2为更优处理条件。
6)重复步骤1至5，最终可得到氟化处理操作的最优电场不均匀系数是F，其对应的最优处理参数为条件m。
最优电场不均匀系数范围在1.0-1.2。
对应的最优处理参数范围在60℃-20℃，10分钟-100分钟。
有益效果
本发明可以提供绝缘子表面改性方法的最优参数。图1所示为绝缘子沿面电场分布优化流程，图2所示为原始绝缘子、优化绝缘子的直流电场分布情况。
附图说明
图1为绝缘子沿面电场分布优化流程图。
图2为原始绝缘子、优化绝缘子的直流电场分布情况。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
1)在密闭反应釜中，对绝缘子进行温控氟化处理，氟化处理条件1(时间t，温度梯度自上到下为T1-T2)(T1＞T2)。
2)通过移动测温探针测量绝缘子沿面等距n(n≥4)个点的表面温度T1、T2…Tn，拟合得到绝缘子沿面温度分布T(z)1，z是绝缘子轴向坐标。
3)氟化处理条件(包括处理时间t及处理温度T)与绝缘子表面电导率之间存在对应关系σ(t,T)，根据σ(t,T)和T(z)1，得到绝缘子沿面电导率分布σ(z)1。
4)利用COMSOL中的AC/DC模块，建立绝缘子几何模型，进行稳态电场仿真，控制方程是：
Figure GDA0003576369560000021
J＝E/ρ (2)
Figure GDA0003576369560000022
其中J是电流密度，A/m2；E是电场，V/m；ρ是所涉及电介质的体积电阻率，Ω·m；V是电势，V。
在该仿真中，输入σ(z)1，得到连续梯度电导分布绝缘子的沿面电场强度分布，计算电场不均匀系数f1(f的定义为最大场强与平均场强的比值)
5)根据氟化处理工艺的实际操作条件，改变条件1即通过改变T1、T2和t，设定条件2，可以得到绝缘子沿面温度分布T(z)2，对应改变绝缘子沿面电导率分布σ(z)2，从而仿真计算出新的f2，若f2≥f1，则σ(z)1为更优的沿面电导率分布；若f2＜f1，则σ(z)2为更优的沿面电导率分布，条件2为更优处理条件。
6)重复步骤1至5，最终可得，基于现有氟化处理操作平台，最优电场不均匀系数是1.07，
其对应的最优处理参数为条件40℃-30℃，30分钟。
图1为绝缘子沿面电场分布优化流程图。
图2为原始绝缘子、优化绝缘子的直流电场分布情况。

Claims (3)

1.一种高压GIL气固界面电场分布优化方法，其特征在于，基于温度梯度氟化处理技术以及COMSOL软件仿真；
该优化方法包括以下步骤：
1)在密闭反应釜中，对绝缘子进行温控氟化处理，氟化处理条件1如下：时间t，温度梯度自上到下为T1-T2，其中T1＞T2；
2)通过移动测温探针测量绝缘子沿面等距n个点的表面温度T1、T2…Tn，拟合得到绝缘子沿面温度分布T(z)1，z是绝缘子轴向坐标，其中n≥4；
3)氟化处理条件与绝缘子表面电导率之间存在对应关系σ(t,T)，根据σ(t,T)和T(z)1，得到绝缘子沿面电导率分布σ(z)1，氟化处理条件包括处理时间t及处理温度T；
4)利用COMSOL软件建立绝缘子模型，输入σ(z)1，得到连续梯度电导分布绝缘子的沿面电场强度分布，计算电场不均匀系数f1，其中f的定义为最大场强与平均场强的比值；
5)根据氟化处理工艺的实际操作条件，改变氟化处理条件1即通过改变T1、T2和t，设定条件2，可以得到绝缘子沿面温度分布T(z)2，对应改变绝缘子沿面电导率分布σ(z)2，从而仿真计算出新的f2：
若f2≥f1，则σ(z)1为更优的沿面电导率分布；
若f2＜f1，则σ(z)2为更优的沿面电导率分布，条件2为更优处理条件；
6)重复步骤1)至5)最终可得到氟化处理操作的最优电场不均匀系数是F，其对应的最优处理参数为条件m。
2.根据权利要求1所述的一种高压GIL气固界面电场分布优化方法，其特征在于，最优电场不均匀系数范围在1.0-1.2。
3.根据权利要求1所述的一种高压GIL气固界面电场分布优化方法，其特征在于，对应的最优处理参数范围在60℃-20℃，10分钟-100分钟。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114707373B (zh) * 2022-03-07 2024-04-09 西安交通大学 一种高压直流gil电场等效及其结构快速优化方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105388405A (zh) * 2015-12-23 2016-03-09 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种混合气体绝缘特性试验装置及试验方法
CN109659102A (zh) * 2018-12-29 2019-04-19 天津大学 基于气固界面电场优化的gil绝缘子闪络电压提高方法
CN109992851A (zh) * 2019-03-15 2019-07-09 天津大学 一种gis用功能梯度绝缘子的介电常数分布优化方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109767884B (zh) * 2018-12-29 2020-07-10 南方电网科学研究院有限责任公司 一种具有表面电导梯度分布的gil绝缘子制作方法
CN109494029B (zh) * 2018-12-29 2020-04-28 天津大学 一种基于表面梯度电导的超导gil绝缘子电场均化方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105388405A (zh) * 2015-12-23 2016-03-09 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种混合气体绝缘特性试验装置及试验方法
CN109659102A (zh) * 2018-12-29 2019-04-19 天津大学 基于气固界面电场优化的gil绝缘子闪络电压提高方法
CN109992851A (zh) * 2019-03-15 2019-07-09 天津大学 一种gis用功能梯度绝缘子的介电常数分布优化方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Influence of fluorination time on surface flashover of polymeric insulation;A. Mohamad 等;《2013 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena》;20140227;全文 *
Review of Fluorination Modification of Epoxy Resin Insulators for Gas Insulated Transmission Pipelin;J. Li 等;《2019 2nd International Conference on Electrical Materials and Power Equipment (ICEMPE)》;20190603;全文 *
直流GIL 中固-气界面电荷特性研究综述Ⅱ：电荷调控及抑制策略;张博雅 等;《电工技术学报》;20181231;全文 *

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