550k V GIS盆式绝缘子小型化设计（一）——几何形状优化

作者：王超; 李文栋; 陈泰然; 李文强; 宫瑞磊; 张冠军^*

来源：电工技术学报, 2022, 37(07): 1847-1855.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210539

• 气体绝缘金属封闭开关设备
• 盆式绝缘子
• 小型化
• 有限元仿真
• 几何形状优化

在保证气体绝缘开关设备（GIS）绝缘强度的基础上，为减少SF6气体使用量、缩小设备体积，基于有限元仿真及数值优化方法开展了针对工程实际中的550kV盆式绝缘子小型化设计研究。在中心导杆与密封罐体之间距离缩小10%的条件下，通过对盆体凸面、凹面轮廓以及两端厚度的形状优化，可使得沿面电场分布更加均匀，盆体中心导体侧及低压法兰处的机械应力集中现象得到大幅缓解。相较于原始结构，经几何形状优化后的盆式绝缘子显著提升了的电气性能和力学性能。优化后的小型化绝缘子凹面沿面最大电场强度及最大形变量可分别降低25.4%和29.9%，并可减少盆式绝缘子6.1%的环氧复合材料使用量以及GIS密封罐体内约15%的SF6气体使用量。该文提出的GIS小型化改造方案兼顾了电气和力学性能，具有较高的制造可行性和应用前景，能够为紧凑型、环境友好型GIS设备的研制提供参考。

• 单位
  国网山东省电力公司泰安供电公司; 西安交通大学; 山东泰开高压开关有限公司; 电力设备电气绝缘国家重点实验室