2016中国国际供电会议（CICED2016） 2016810-13西安 特高压GIS.DOC

特高压GIS隔离开关触头形状优化研究 冯彪，徐建源，郝莎 (沈阳工业大学电气工程学院，辽宁省 沈阳 110870) 摘要：特高压GIS隔离开关分合闸操作中，触头形状的优化对改善断口绝缘特性具有重要意义。本文首先建立特高压开关气室结构，流注R1和静屏蔽罩圆角半径R2对触头间隙击穿电压Ub的影响；其次采用数值拟合方法Levenberg-Marquardt建立Ub与R1和R2的数学关系Ub(R1,R2)全局寻优，获得可以优化触头间隙电场分布的触头形状设计参数R1和R2的最优值。 关键词：GIS隔离开关；有限元；数值拟合；全局寻优；形状优化 1 隔离开关电场计算建模 建立三维电场有限元数值计算模型如图1，其中，R1为动触头圆角半径，R2为静屏蔽罩圆角半，L为触头间隙距离。在触头间隙距离一定时，分别计算不同的R1和R2下触头间隙的最大场强值。 1-壳体；2-动触头屏蔽罩；3-动触头；4-静触头；5-静侧绝缘盆子；6-动侧绝缘盆子；7-静触头屏蔽罩； 8-绝缘支柱 图1 特高压GIS隔离开关三维电场计算模型 2 触头间隙击穿电压计算及影响因素分析 触头间隙SF6击穿电压值可由流注击穿判据获得，击穿电压求解公式[2] (1) 其中，U-E-触头间隙最大场强值，N-单位体积的粒子个数。对于SF6气体其临界值3.56×10-15V?cm2。 隔离开关气室压强为0.4MPa时，根据式（1）计算分析动触头圆角半径和静屏蔽罩圆角半径对触头间隙击穿电压的影响。 3不同结构参数R1、R2的取值确定 触头间隙击穿电压Ub随R1和R2变化趋势如图2。拟合得Ub与R1和R2的数学关系(2) R1、R2在一定的尺寸范围内取值时，对拟合所得函数式Ub(R1,R2)全局寻优，寻找使触头间隙击穿电压值最大的R1、R2R1、R2下触头间隙击穿电压 4结论 通过仿真计算分析可得，一定条件下，随着R1与R2增大，触头间隙击穿电压先增大后减小。通过全局寻优获得理想隔离开关触头形状参数R1与R2取值，使触头间隙击穿电压大于原始R1=20mm和R2=15mm时的触头间隙击穿电压，其取值可为隔离开关工程设计提供一定理论指导。 参考文献 刘杨柳,陈艳萍.??一种新的Levenberg-Marquardt算法的收敛性[J]. 计算数学. 2005(01) H. Okubo,T. Otsuka,et al.Electric Field Optimization of High Voltage Electrode Based on Neural Network. IEEE Transactions on Power Systems . 1997 Blackburn T R, Vaughan D R. Application of Linear Optimal Control and Filtering Theory the Saturn V Launch Vehicle. IEEE Trans,1971, AC-16(6):799~806 作者简介 冯彪（1988 -），男，硕士研究生，研究方向为E-mail:FengBiaoMVP@163.com. 徐建源（1962 -），研究方向为高压电器 2016中国国际供电会议（CICED2016） 2016.8.10-13.西安