提高GIS绝缘子机械可靠性的放置方法

摘要

本发明涉及GIS绝缘子机械可靠性技术，为提出一种提高110kV GIS绝缘子机械可靠性的方法，无需更改现有的绝缘子制造工艺。为此，本发明，提高GIS绝缘子机械可靠性的放置方法，步骤如下：通过仿真计算获得110kV GIS的密度分布；测量不同密度的环氧树脂/氧化铝复合绝缘材料的各项机械参数，建立仿真模型，选择绝缘子风险系数最低的位置为最终位置。本发明主要应用于绝缘子制造工艺设计场合。

说明书

技术领域

本发明涉及GIS绝缘子机械可靠性技术，具体讲,涉及提高GIS绝缘子机械可靠性的放置方法。

背景技术

气体绝缘开关GIS(Gas Insulated Switchgear)以其可靠性高和占地面积小的优势而广泛应用于电力系统中。绝缘子是气体绝缘开关GIS的重要部件，由环氧树脂/氧化铝复合绝缘材料浇注而成，在GIS中承担着支撑导体、隔离气室和电气绝缘的角色。国内的一项调查显示，约38.1％的GIS故障是绝缘故障，约39.3％是机械故障。因此，设法提高GIS绝缘子的机械可靠性对于减少GIS故障发生具有重要意义。本发明不需要更改现有的绝缘子生产工艺，只需要调整绝缘子的安装方式就可以提高其110kVGIS绝缘子的机械可靠性，是一种十分经济有效的手段。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种提高110kV GIS绝缘子机械可靠性的方法，无需更改现有的绝缘子制造工艺。为此，本发明采取的技术方案是，提高GIS绝缘子机械可靠性的放置方法，步骤如下：

1)通过仿真计算获得110kV GIS的密度分布；

2)测量不同密度的环氧树脂/氧化铝复合绝缘材料的各项机械参数，包括弹性模量、泊松比、抗拉强度和抗压强度；

3)建立仿真模型，110kV GIS管道水平放置，绝缘子按照浇口的放置位置有五种放置方案：浇口朝上、斜上、水平、斜下和朝下，将各项机械参数以及绝缘子的密度代入仿真模型，通过计算获得不同绝缘子放置方案的应力状态，定义绝缘子的风险系数为绝缘子各点第一主应力与抗拉强度比值的最大值，如下所示：

其中，α为绝缘子的风险系数；σ

绝缘子浇口朝下放置时的绝缘子风险系数最低，机械可靠性最高。

本发明的特点及有益效果是：

利用本发明，将绝缘子浇口朝下放置，可以将绝缘子的风险系数从浇口朝上时的42.1％降低到31.5％，从而明显提高了绝缘子的机械可靠性。本发明无需更改现有的绝缘子制造工艺，经济有效。

附图说明：

附图1所示为110kV GIS绝缘子密度分布。

附图2所示为环氧树脂/氧化铝复合绝缘材料的各项机械参数随密度的变化。

附图3所示为水平放置的110kV管道局部示意图。

附图4所示为五种绝缘子放置方案示意图。

附图5所示为五种不同绝缘子放置方案的风险系数。

具体实施方式

为解决现有技术中的问题，本发明采取的技术方案为：

4)通过仿真计算获得110kV GIS的密度分布，如附图1所示。在绝缘子固化过程中，由于氧化铝颗粒在环氧基体中的重力沉降，最后固化得到的110kV绝缘子的密度并不是均匀分布的。

5)测量不同密度的环氧树脂/氧化铝复合绝缘材料的各项机械参数，如弹性模量、泊松比、抗拉强度和抗压强度，如附图2所示。

6)建立如附图3所示的仿真模型，110kV GIS管道水平放置。绝缘子按照浇口的放置位置提供了如附图4所示的五种放置方案：浇口朝上(I)、斜上(II)、水平(III)、斜下(IV)和朝下(V)。将附图2中的各项机械参数以及附图1所示的绝缘子的密度代入仿真模型，通过计算获得不同绝缘子放置方案的应力状态。

定义绝缘子的风险系数为绝缘子各点第一主应力与抗拉强度比值的最大值，如下所示：

其中，α为绝缘子的风险系数；σ

附图5所示为不同放置方案的绝缘子风险系数，容易看出，方案V(即绝缘子浇口朝下放置时)的绝缘子风险系数最低，机械可靠性最高。

对于水平放置的110kV GIS管道，将绝缘子浇口朝下放置时风险系数最低，机械可靠性最高。