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。

本模型采用毫米為長度單位，故設置ε0=8.854X10^-9

。本模型在無限遠場的剖分運用了映射剖分, 其單元形狀為四邊形，空氣場面應用了自由剖分，其單元形狀為四邊形，在極柱內仍應用自由剖分，其單元形狀為四邊形。本模型施加載荷為電壓和 無限遠的邊界條件，并將載荷施加在模型的邊上。

2.4 電場數(shù)值計算后處理

對垂直方向與水平方向進行電場分析云圖見 圖3、圖4

。電位單位為kV，場強單位為kV/mm；云圖下面顏色指示條中，最左側的顏色代表最小值，最右側的顏色代表最大值，可以看到，圖形中顏色 的過渡表示著電位呈梯度變化的過程。

 

 圖3  極柱垂直方向云圖

 

 圖4  極柱水平方向云圖

當圓弧R=3mm

，V=5kV時，圖3中出現(xiàn)最大的場強（MX）區(qū)域在內腔導體圓弧與絕緣材料接觸的區(qū)域，其垂直方向的電場強度E=3.2kV/mm，圖4中出現(xiàn)最大的場強（MX）導體通過絕緣材料到金屬 框架區(qū)域，水平方向的電場強度E=2.7kV/mm，超過了空氣擊穿電場強度2?3 kV/mm，從而導致該區(qū)域空氣電離或擊穿。

3 結構優(yōu)化

為了更好地驗證極柱電位和電場強度的分布規(guī) 律

，使電場強度達到最佳。極柱的結構優(yōu)化主要有 三大部分：一是導體底端圓弧半徑；二是導體底端 與絕緣材料的不同接觸；三是接地框架與極柱的距 離。本次優(yōu)化是針對上述三種方式的不同組合進行 電場分析，并從計算結果中篩選出符合工程要求的極柱結構

。通過計算分析可知

，電場集中的主要位置見圖5

，—是接地框架圓弧區(qū)域（A區(qū)域），二是內腔導體圓弧與絕緣材料接觸的區(qū)域（B區(qū)域）

。因此

，設立兩個區(qū)域為計算分析區(qū)域，并針對不同 結構

，計算分析其電場及其分布

。

 

圖5  極柱電場分析區(qū)域

3.1 接地框架與極柱的距離不變

3.1.1 垂直方向計算與分析

本優(yōu)化主要從以下七方面進行研究說明。優(yōu)化一

，圓弧R=3 mm且導體與絕緣材料半包 時電場計算曲線如圖6所示。

 

 圖6  原話R=3mm且導體與半包時電場計算曲線

優(yōu)化二，圓弧R =3 mm且導體與絕緣材料全 包

，其A區(qū)域電場強度同上，B區(qū)域電場強度 E =2.7 kV/mm。

優(yōu)化三

，圓弧R =4 mm導體與絕緣材料全包，A 區(qū)域電場強度同上，B區(qū)域電場強度E =2.7 kV/mm。

優(yōu)化四，圓弧R =4 mm導體與絕緣材料半包且外壁增厚4 mm時A區(qū)域電場強度同上

，B區(qū)域電場強度E=2.9 kV/mm。

優(yōu)化五，圓弧R=4 mm導體與絕緣材料全包且外壁增厚4 mm時A區(qū)域電場強度同上

，B區(qū)域電場 強度E =2.3 kV/mm。

優(yōu)化六

，圓弧R =5 mm導體與絕緣材料全包且外壁增厚4 mm時A區(qū)域電場強度同上，B區(qū)域電場 強度E =2.1 kV/mm。

優(yōu)化七

，接地框架圓弧處用絕緣材料外包且導體圓弧R=4 mm時A區(qū)域電場強度E=2. 3kV/mm, B區(qū)域電場強度E=2. 3 kV/mm。

3.1.2 水平方向計算與分析

1)外壁有筋時的電場

當圓弧R =3 mm時

，外壁不增厚和外壁增厚時的電場強度云圖見圖7。

 

 圖7  圓弧R =3mm時外壁不增厚和外壁增厚時的電場強度

當圓弧及R =4 mm時