[發明專利]一種梯度絕緣部件的制備方法

有效

• 申請號: 202111153554.1
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN114005628B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 聶永杰;張逸凡;趙現平;譚向宇;王科;項恩新;鄧云坤;羅兵;傅明利;侯帥;惠寶軍;馮賓;朱聞博
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H01B19/00
• 分類號: H01B19/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明公開了一種梯度絕緣部件的制備方法，通過采用拓撲優化方法計算所述梯度絕緣部件結構內部的電導率和介電常數共同的空間優化目標；分別計算電導率最優分布和介電常數最優分布；獲取高電導率和高介電常數的高介電區域，并計算所述高介電區域的均勻介電常數值和均勻電導率值；根據所述均勻介電常數值和所述均勻電導率值確定所述高介電區域中的制備材料中填料的添加量，完成所述高介電部分的制備，采用真空澆注手段完成絕緣部件剩余的低絕緣區域的制備。本方法能夠快速優化出用于抑制局部電場畸變的梯度絕緣結構，并能夠適應不同電壓作用下的工作場合，能夠實現梯度絕緣部件制備的精確控制，制造的梯度絕緣部件的絕緣效果更好。

技術領域

本發明涉及高電壓設備制造技術領域，尤其涉及一種梯度絕緣部件的制備方法。

背景技術

輸變電系統由一系列電氣設備組成，在輸變電系統中，絕緣部件起到了隔離電位、支撐導體的作用。絕緣結構的設計，需要考慮到設備所在系統中可能出現的各種電壓、保護裝置的特性，來確定設備必要的耐電強度，以便把作用于設備上的各種電壓所引起的設備絕緣損壞和影響連續運行的概率降低至在經濟上和運行上均能耐受的水平。現有工程中使用的絕緣結構大多為材料特性均勻的勻質絕緣，因此，在輸變電系統中存在局部電場畸變問題。過高的場強易引發局部放電，工程中使用的特性均勻的勻質絕緣在長期運行過程中容易導致絕緣事故發生，引發設備失效乃至出現系統故障。針對局部電場畸變問題，功能梯度材料(Functionally Graded Materials，FGM)為解決這一問題提供了新模式和新途徑。功能梯度材料是指性能在某個或多個維度方向上連續或準連續變化的非均質復合材料。

現有的梯度絕緣部件制備方法大致可分為三類：疊層法、離心法以及3D打印方法。但現有的制備方法的可控性較差，制備產品的絕緣效果不佳。

發明內容

本發明實施例提供一種梯度絕緣部件的制備方法，能夠實現梯度絕緣部件制備的精確控制，制造的梯度絕緣部件的絕緣效果更好。

本發明實施例提供一種梯度絕緣部件的制備方法，所述方法包括：

以降低梯度絕緣部件的預設區域的電場強度為優化目標，采用拓撲優化方法計算所述梯度絕緣部件結構內部的電導率和介電常數共同的空間優化目標；

根據所述空間優化目標，分別計算所述空間優化目標相對電導率的電導率最優分布和所述空間優化目標相對介電常數的介電常數最優分布；

取所述電導率最優分布中的高電導率區域和所述介電常數最優分布中高介電常數區域的交集，得到高介電區域，并計算所述高介電區域的均勻介電常數值和均勻電導率值；

根據所述均勻介電常數值和所述均勻電導率值確定所述高介電區域中的制備材料中填料的添加量，完成所述高介電部分的制備；

將所述高介電部分固定于金屬模具中，采用真空澆注手段完成絕緣部件剩余的低絕緣區域的制備。

優選地，所述預設區域具體包括：預設的局部區域或所述梯度絕緣部件的氣固界面處；

所述以降低梯度絕緣部件的預設區域的電場強度為優化目標，采用拓撲優化方法計算所述梯度絕緣部件結構內部的電導率和介電常數共同的空間優化目標，具體包括

以降低所述局部區域或所述氣固界面處的電場強度為優化目標，采用拓撲優化方法中的水平集算法求解所述梯度絕緣部件結構內部的介電常數和電導率共同的空間優化目標f；