基于有限元仿真的GIS支柱绝缘子性能优化

为提高金属封闭式气体绝缘组合电器(GIS)中支柱绝缘子的耐电性与机械强度，基于有限元仿真，通过拓扑优化的方法设计了支柱绝缘子内部的材料分布，研究了材料相对介电常数与杨氏模量梯度分布后绝缘子的电场分布与机械应力场分布特性。仿真结果表明：经过拓扑优化后，合理的材料参数选择可显著降低绝缘子本体与金属嵌件所形成的界面处的最大电场强度和机械应力，相较于初始的匀质支柱绝缘子，最大电场和机械应力可分别降低40%和20%以上，为增强支柱绝缘子综合性能，提高绝缘子运行可靠性提供了技术参考。