随着输配电系统容量的不断增大及系统智能化、集成化程度的提高,国内高压GIL的研发、制造水平都有了提高;但是因为母线电流较大,从而产生不可忽视的损耗发热及盆式绝缘子、三支柱绝缘子的绝缘性能始终不能得到有效的优化和全面的改善,该问题导致高压GIL设备的安全性能日益严峻。为了保证电网系统及GIL母线的安全稳定运行,需避免发生温升过热及盆式绝缘子、三支柱绝缘子表面电场强度过大从而对设备造成损坏事故,研发设计时应能够掌握母线内部所产生的损耗发热及盆式绝缘子、三支柱绝缘子表面电场强度情况,产品制造设计水平应有所提高,因此有必要对母线绝缘性能和通流性能进行计算分析,为提高GIL的设备安全水平提供技术支撑。同时,电、磁、热、流等多物理场耦合的复杂工作环境,也要求高压母线产品的关键设计参数同时满足电力系统对其绝缘、通流等质量特性的全面要求。现有的高压母线产品设计方法分别对产品不同的质量特性进行参数设计,往往具有裕度较大、难以获得设计参数对产品最终可靠性的影响程度、对设计人员知识经验水平要求较高等典型问题,产品的设计可靠性还有提高空间。同时,传统研究依托单一学科仿真技术进行单一性能设计方法,无法满足各方面设计性能要求,往往要经过多次的修改迭代,设计效率低,产品的可靠性和最优化难以实现。本课题以提高高压母线产品最终质量和降低成本为目标,开展基于多学科联合仿真技术的高压母线绝缘及通流稳健性设计技术研究,以典型母线及绝缘子关键元件为对象,研究基于稳健设计理论多学科仿真模型联合优化方法。建立产品参数化仿真模型,针对稳健设计的要求,开发系列分析软件工具集。综合应用现代优化设计方法,以增强产品稳健性为目标,研究不同工况条件下高压母线设计参数敏感性变化规律,提出参数优化设计目标和控制边界,对母线的综合性能进行优化。最终探索形成一种基于稳健性设计思想及多学科联合仿真技术的高压母线绝缘及通流结构优化设计方法,从根本上提升高压母线等产品的设计可靠性和稳健性。以550kV GIL母线成本、体积为目标,以母线设计尺寸为设计参数,以母线绝缘、通流为约束,提出能够有效降低母线成本、体积且母线绝缘、通流的稳健性满足6σ水平的稳健性优化方法。最终结构减少了38%的材料,对绿色环保提出了不可忽略的贡献。