[发明专利]一种绝缘子的场强设计方法

说明书

本申请属于电力技术设备生产制造技术领域，特别是涉及一种绝缘子的场强设计方法。本申请提供一种绝缘子的场强设计方法：在绝缘气体中对绝缘子进行直流叠加冲击实验，得低压下绝缘子的最大闪络场强；依据绝缘气体中绝缘子冲击闪络特性，结合文献经验公式，得在处于使用状态的直流管道中气压下绝缘子的最大闪络场强；参照交流绝缘子最大闪络强与设计场强的对应关系，得直流绝缘子的控制场强初级建议值；利用动力学仿真模型优化设计直流绝缘子，得在绝缘气体中绝缘子的设计场强，并得到设计裕度；设计不同形状和电阻率的绝缘子进行直流叠加冲击试验考核，验证绝缘子设计场强和设计裕度的合理性；得出绝缘子设计场强。

技术领域

本申请属于电力技术设备生产制造技术领域，特别是涉及一种绝缘子的场强设计方法。

背景技术

作用在绝缘上的电压超过某临界值时，绝缘将损坏而失去绝缘作用。通常，电力设备的绝缘强度用击穿电压表示；而绝缘材料的绝缘强度则用平均击穿电场强度，简称击穿场强来表示。击穿场强是指在规定的试验条件下，发生击穿的电压除以施加电压的两电极之间的距离。绝缘强度通常以试验来确定。绝缘强度随绝缘的种类不同而有本质上的差别。在固体绝缘和空气的交界面上的沿面放电发展成贯穿性的空气击穿称闪络。在一定的试验条件下，使外绝缘表面刚好发生闪络所需的电压值称临界闪络强度。有时闪络强度用平均闪络场强来表示。它是指在规定的试验条件下，用发生闪络的电压除以沿两种介质交界面的泄漏距离或两电极间的垂直距离所得的商。

气体绝缘金属封闭输电线路(Gas-insulated transmission lines，简称GIL)包括直流GIL和交流GIL。在直流电压下，GIL同轴圆柱气体间隙中电场恒定，电场分布取决于固体绝缘材料的形状和电导率，而绝缘材料的电导率又在很大程度上受温度、电场强度及加压时间等诸多因素的影响。绝缘子在输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，这两个作用必须得到保证，绝缘子不应该产生由于环境和电负荷条件发生变化导致的闪络击穿而失效，否则绝缘子就会失去作用，会损害整条线路的使用和运行寿命。

输电管道中的绝缘子与绝缘气体相接触，在直流气体绝缘金属封闭输电线路中，平衡绝缘子沿面法向场强和切向场强可有效提高其绝缘性能。直流气体绝缘金属封闭输电线路中绝缘子的场强设计是绝缘子制备过程中的关键环节。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于输电管道中的绝缘子与绝缘气体相接触，在直流气体绝缘金属封闭输电线路中，平衡绝缘子沿面法向场强和切向场强可有效提高其绝缘性能。直流气体绝缘金属封闭输电线路中绝缘子的场强设计是绝缘子制备过程中的关键环节，目前缺乏流气体绝缘金属封闭输电线路中绝缘子的场强设计依据，本申请提供了一种绝缘子的场强设计方法，通过大量的高电压大电流试验，为后续直流绝缘子的设计奠定了基础。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种绝缘子的场强设计方法，所述场强设计方法包括如下步骤：

步骤1)：在绝缘气体中对绝缘子进行直流叠加冲击实验，获得低气压下绝缘子的最大闪络场强；

步骤2)：依据绝缘气体中绝缘子冲击闪络特性，同时结合文献经验公式，获得在处于使用状态的直流管道中气压下绝缘子的最大闪络场强；

步骤3)：参照交流绝缘子最大闪络强与设计场强的对应关系，获得直流绝缘子的控制场强初步建议值；

步骤4)：利用动力学仿真模型优化设计直流绝缘子，获得在绝缘气体中设计场强，得到设计裕度；

步骤5)：设计不同形状和电阻率的绝缘子进行直流叠加冲击试验，进行考核，验证绝缘子设计场强和设计裕度的合理性；

步骤6)：得出绝缘子的设计场强。