叠层式介电功能梯度绝缘子的介电常数分布优化.pdfVIP

Vo l. 50 No.10 西安交通大学学报 第 50 卷第10 期 JOURNAL OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY Oct. 2016 2016 年 10 月 001: 10. 7652/xjtuxb201610004 叠层式介电功能梯度绝缘子的介电常数分布优化 李文栋l ，刘哲1 ，有晓宇I ，李晓冉1 ，张冠军I ，董勤晓z O. 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室， 710049 ，西安; 2. 中国电力科学研究院， 100192 ，北京) 摘要z 针对目前缺少介电功能梯皮材料(d-FGM) 内部介电特性分布的优化方法这一问题，提出了 一种适用于支变电压下的叠层式介电常数 FGM(e-FGM) 绝缘子内部介电特性的优化算法。该算 法以降低绝缘子沿面最大电场强度为目标，使用迭代方法，根据当前电场强度、目标电场强度及介 电常数上下限等设计参数，自适应地调整每层材料的介电常数，获得优化的介电常数分布;通过改 变迭代系数和缩减系数，控制算法收敛过程，降低计算时间和资源消耗。仿真结果表明:相对于匀 质绝缘子，ε-FGM 绝缘于内部及沿面附近电场的不均匀程度得到明显改善，沿面最大场强的降幅 超过 60%; 绝缘子的单层厚度应当在工艺条件满足的基础上尽可能地减小s 沿面最大场强会随着 介电常数上限的增加而非线性降低，存在饱和现象，饱和阀值与优化前的沿面最大场强呈正相关。 研究结果验证了该算法的有效性，且表明以 ε-FGM 为代表的 d-FGM 具有优异的电场分布优化效 果，有望在各类高压设备的固体绝缘系统中获得广泛的应用。 关键词:固体绝缘;功能梯皮材料;电场分布 中图分类号: TM854 文献标志码:A 文章编号: 0253-987X(2016 )10-0019-08 Permittivity Distribution Optimization for Multi-Layer Dielectric FGM Insulator LI WendongI , LIU Zhe 1 , YOU Xiaoyu 1 , LI Xiaoran 1 , ZHANG Guanjun1 , DONG Qinxia02 (1. State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment , Xian Jiaotong University , Xian 710049 , China; 2. China Electric Power Research Institute , Beijing 100192 , China) Abstract: At the present there lacks proper optimization method for internal dielectric properties of dielectric functionally-graded-material (d-FGM). An optimization algorithm of internal permittivity distribution for multi-layer permittivity FGM (E-FGM) insulator under AC voltage is proposed , which aims at weakening the maximum electric field (e-field) strength along the insulator surface. According to design parameters , such as current e-field stren