特高压直流穿墙套管绝缘支柱在高地震烈度下的机械应力仿真

作     者：杨卓栋 齐波 卢理成 杨霄 张一 董浩 刘京喜 阎法强 李成榕 YANG Zhuodong;QI Bo;LU Licheng;YANG Xiao;ZHANG Yi;DONG Hao;LIU Jingxi;YAN Faqiang;LI Chengrong

作者机构：新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京市昌平区102206 国网智能电网研究院北京市昌平区102211 中材高新材料股份有限公司山东省淄博市255039 

出 版 物：《电网技术》 (Power System Technology)

年 卷 期：2023年第47卷第7期

页      面：2994-3000页

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家电网公司科技项目(SGTYHT/19-JS-215 5500-202258319A-2-0-QZ) 

主　　题：特高压直流穿墙套管 绝缘支柱 高地震烈度 机械应力 陶瓷 

摘      要：特高压直流穿墙套管由于其结构细长,在地震中极易受损,然而其内部支柱绝缘子的受力情况未见报道。此外,新型陶瓷材料作为高机械强度的绝缘材料,具备替代环氧材料的应用潜力。为此,该文首先设计了3种基本形状的陶瓷绝缘支柱。其次,通过有限元法计算了9级地震烈度下纯SF_(6)气体绝缘直流穿墙套管中绝缘支柱的应力分布,基于静力法分析了绝缘支柱的受力情况。最后,对比了新型陶瓷支柱与现有环氧支柱的裕度。结果表明:陶瓷支柱中凹线形结构的应力最小,分布最均匀。应力主要在顶部和底部金属嵌件附近的圆弧位置处集中,分别由竖直方向和水平方向的载荷引起,最大应力为105.1 MPa。由于新型陶瓷材料具备了优异的机械强度,地震工况下陶瓷支柱的裕度显著大于环氧支柱,为2.85。因此,相比于环氧支柱,陶瓷支柱可以提供更好的机械支撑,可以为高烈度地震区中SF_(6)气体绝缘设备内部的绝缘支柱的选择和研制提供参考。