基于表面电场特性的防雷绝缘子结构优化方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115859721A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211505275.1G06F113/04(2020.01)(22)申请日2022.11.28(71)申请人国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心地址410129湖南省长沙市长沙县榔梨镇龙华路防灾减灾中心申请人重庆大学(72)发明人张志劲乔新涵蒋正龙蒋兴良胡建林胡琴郑华龙(74)专利代理机构北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司11129专利代理师胡博文(51)Int.Cl.G06F30/23(2020.01)G06F30/17(2020.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称调整球型电极直径、盘型电极直径、保护间隙距基于表面电场特性的防雷绝缘子结构优化离以及伞裙伸出长度，并返回步骤S1中。方法(57)摘要本发明提供的一种基于表面电场特性的防雷绝缘子结构优化方法，包括：S1.基于目标防雷绝缘子采用Solidworks软件进行建模，其中，所建立的目标防雷绝缘子的模型与实际目标防雷绝缘子的尺寸比例为1:1；S2.对目标防雷绝缘子的模型采用局部加密算法进行网格划分；S3.确定目标防雷绝缘子的输入参数，包括额定电压、金属电极材质、硅胶伞裙材质、氧化锌阀片材质；S4.将目标防雷绝缘子的输入参数输入至有限元电场计算模型中计算指标：包括绝缘段沿面电场最大值E1max、盘型电极表面电场最大值E2max、球型电极表面电场最大值E3max；并确定绝缘段沿面电场不均匀系数ξE以及保护电极与绝缘段沿面最大电场值之比R1；S5.确定综合指标β1，S6.判断综合指标β1是否满足设定的指标阈值，如是，则按照当前目标绝缘子既定尺寸制造，否则，调CN115859721A整综合指标β1计算模型中的各指标的权重，并CN115859721A权利要求书1/1页1.一种基于表面电场特性的防雷绝缘子结构优化方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.基于目标防雷绝缘子采用Solidworks软件进行建模，其中，所建立的目标防雷绝缘子的模型与实际目标防雷绝缘子的尺寸比例为1:1；S2.对目标防雷绝缘子的模型采用局部加密算法进行网格划分；S3.确定目标防雷绝缘子的输入参数，包括额定电压、金属电极材质、硅胶伞裙材质、氧化锌阀片材质；S4.将目标防雷绝缘子的输入参数输入至有限元电场计算模型中计算指标：包括绝缘段沿面电场最大值E1max、盘型电极表面电场最大值E2max、球型电极表面电场最大值E3max；并确定绝缘段沿面电场不均匀系数ξE以及保护电极与绝缘段沿面最大电场值之比R1；S5.确定综合指标β1：β1＝α1E1max+α2E2max+α3E3max+α4ξE+α5R1，其中，α1至α5分别为对应指标的权重；S6.判断综合指标β1是否满足设定的指标阈值，如是，则按照当前目标绝缘子既定尺寸制造，否则，调整综合指标β1计算模型中的各指标的权重，并调整球型电极直径、盘型电极直径、保护间隙距离以及伞裙伸出长度，并返回步骤S1中。2.根据权利要求1所述基于表面电场特性的防雷绝缘子结构优化方法，其特征在于：步骤S4中，根据如下方法确定绝缘段沿面电场不均匀系数ξE：其中：E1i为绝缘段沿面的计算域中i点位的电场数值；E1av为绝缘段沿面的计算域中所有点位的电场平均数值，n为绝缘段沿面电场计算点位的总数。3.根据权利要求1所述基于表面电场特性的防雷绝缘子结构优化方法，其特征在于：步骤S4中，根据如下方法确定保护电极与绝缘段沿面最大电场值之比R1：2CN115859721A说明书1/3页基于表面电场特性的防雷绝缘子结构优化方法技术领域[0001]本发明涉及一种绝缘子结构优化方法，尤其涉及一种基于表面电场特性的防雷绝缘子结构优化方法。背景技术[0002]防雷绝缘子广泛适用于在输电网络中，防雷绝缘子的性能分析是影响到输电网络稳定可靠运行的关键。[0003]但是，由于大气中存在严重的污染，从而引起防雷绝缘子污秽闪络事故，而且污秽闪络事故发生范围有逐渐增大且发生频度逐渐提高的趋势，从而为输电网络带来严重的安全隐患以及经济损失。除了影响严重的污秽闪络事故外，雷害也是防雷绝缘子面临的另外一个极大的问题，每年由雷击引起的高压输电线路闪络跳闸次数，约占自然因素(即大气污染等)跳闸的65％‑75％；防雷击一直是电网未很好解决的难题，雷击跳闸率随着防雷技术的提升而大幅下降，但雷击事故仍然没有杜绝并依然严重危害电力系统。[0004]现有技术中多采用避雷器和防雷金具以提高线路的防雷水平，然而加装避雷器存在架设难度大和建设成本高的缺点。此外线路避雷器需要考虑与绝缘子的绝缘配合，一方面防止工频和操作过电压下误动作，保护避雷器；另一方面避雷器雷电冲击放电电压要低于绝缘子，起到保护作用