[发明专利]基于非线性电导环氧树脂的高压直流套管均压装置和方法

权利要求书

1.一种基于非线性电导环氧树脂的高压直流套管均压装置，其特征是，结构如下：套管一端连接法兰，所述法兰下端浸入换流变压器油封，上端暴露于空气，套管导杆周围绕包环氧浸渍纸与铝箔组成的电容芯体，作为主绝缘；电容芯体与套管外套间充SF₆绝缘气体，套管外套采用硅橡胶复合材料组成的伞裙构成外绝缘；一筒状金属法兰用作机械固定，连接伞裙与套管下端；套管下端出线装置绝缘介质为呈现台阶状排列特制纸板接入变压器油中，上端连接导体接入阀厅，为防止端部异常放电，分别在空气、SF₆气体和变压器油中设置了端部呈环状均压装置。

2.如权利要求1所述的基于非线性电导环氧树脂的高压直流套管均压装置，其特征是，铝箔屏障简化为23层，每层厚度0.02mm，内层与导杆相接，外层接地法兰。

3.一种基于非线性电导环氧树脂的高压直流套管均压方法，其特征是，步骤如下：

1)设置套管不同材料的各项电气、热学和基础参数；

将普通环氧树脂的电导率简化为只是关于温度的函数^[19]，

γ₀＝45.4[S/m]·e^-10860[K]/T (1)

2)利用掺杂不同比例的碳化硅或者氧化锌半导电填料，获得环氧树脂复合材料的电导率为，

其中，E_k为受温度控制的非线性电导阈值场强，V/m；β为受温度控制的非线性电导系数，已有非线性材料电导率的测量结果表明，非线性电导绝缘材料的非线性电导阈值E_k和非线性系数β均随着温度降低，在此基础上，设定不同温度下的E_k和β；

3)建立高压直流套管的有限元模型，并且对模型进行网格剖分：首先设定一个初始电场分布E0(r,z)和温度场分布T0(r,z)，并根据公式(1)和(2)确定套管芯子的电导率分布，根据电导率分布，运用直流稳态电场分布方程计算绝缘介质内部电场分布E(r,z)。将介质焦耳发热载入稳态传热方程，计算得到套管的温度场分布T(r,z)，根据以上步骤计算得到的电场和温度场分布修正套管芯子的电导率分布，根据修正属性，运用电场分布方程再次求取电场分布，并代入传热方程中修正温度场分布，如此反复直至相邻两次迭代计算电场和温度差值满足控制精度要求。