特高压直流穿墙套管绝缘支柱在高地震烈度下的机械应力仿真

作者：杨卓栋; 齐波^*; 卢理成; 杨霄; 张一; 董浩; 刘京喜; 阎法强; 李成榕

来源：电网技术, 2023, 47(07): 2994-3001.

DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2022.0664

• 特高压直流穿墙套管
• 绝缘支柱
• 高地震烈度
• 机械应力
• 陶瓷

特高压直流穿墙套管由于其结构细长，在地震中极易受损，然而其内部支柱绝缘子的受力情况未见报道。此外，新型陶瓷材料作为高机械强度的绝缘材料，具备替代环氧材料的应用潜力。为此，该文首先设计了3种基本形状的陶瓷绝缘支柱。其次，通过有限元法计算了9级地震烈度下纯SF6气体绝缘直流穿墙套管中绝缘支柱的应力分布，基于静力法分析了绝缘支柱的受力情况。最后，对比了新型陶瓷支柱与现有环氧支柱的裕度。结果表明：陶瓷支柱中凹线形结构的应力最小，分布最均匀。应力主要在顶部和底部金属嵌件附近的圆弧位置处集中，分别由竖直方向和水平方向的载荷引起，最大应力为105.1 MPa。由于新型陶瓷材料具备了优异的机械强度，地震工况下陶瓷支柱的裕度显著大于环氧支柱，为2.85。因此，相比于环氧支柱，陶瓷支柱可以提供更好的机械支撑，可以为高烈度地震区中SF6气体绝缘设备内部的绝缘支柱的选择和研制提供参考。

• 单位
  新能源电力系统国家重点实验室; 国网智能电网研究院; 华北电力大学; 中材高新材料股份有限公司