岳国华，杜志叶，李根，修连成，易凡

(1.武汉大学电气与自动化学院，武汉430072；2.空军预警学院雷达士官学校，武汉430345)

0 引言

为了实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标，新能源的大规模接入离不开以直流输电技术为核心的新型电力系统[1-3]。与交流系统相比，直流系统的故障控制难度更大，为了保证直流输配电网的安全运行和设备正常工作，配置直流断路器成为了最为有效的技术手段之一[4-5]。直流断路器供能用隔离变压器(以下简称：供能变压器)作为直流断路器获取能量的核心设备，保证其正常运行是直流断路器正常开断故障电流的保障[6-7]。如果供能用隔离变压器结构设计不当，就会产生电晕放电与绝缘闪络问题[8]，导致换流站阀厅周围的无线电干扰水平超标，可听噪声明显，产生严重的电磁环境污染，影响人员安全[9-10]。针对此问题，研究人员通常采用电场校核的方法进行结构设计与优化[11-12]，使设备各部分表面的最大电场强度小于控制场强。

1 计算方法简介

在采用有限元法进行电场计算时，根据所求解电场性质的不同，可以将其分为瞬态电场与静态电场，其中静态电场又可以细分为静电场与恒定电场。当供能变压器正常工作时，其整体稳态工作电压为直流535 kV，子隔离变压器单元工作电压为交流350 V。理论上，这样交直流混合的复杂情况在计算电场时需要采用瞬态场的方法求解。为了保证计算结果的精确度，在瞬态场求解时，需要划定较短的时间步长，而对求解器来讲，每一步都需要对整个模型重新进行完整的计算，计算量大且耗时长，尤其对于求解供能变压器这种复杂的模型，即便采用高性能的计算设备也很难完成。……