[發(fā)明專利]直流電纜連接件應(yīng)力錐設(shè)計(jì)方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010250619.3
• 申請(qǐng)日: 2020-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111355211B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱智恩;陳龍嘯;李棟;楊黎明;高凱;曾浩;馬一力;王傳博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南瑞集團(tuán)有限公司;國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H02G15/103
• 分類號(hào): H02G15/103;H02G15/064
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開(kāi)了一種直流電纜連接件應(yīng)力錐設(shè)計(jì)方法，屬于直流電纜附件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體包括以下步驟：根據(jù)連接件應(yīng)力錐絕緣中徑向電場(chǎng)的計(jì)算值小于設(shè)計(jì)值，計(jì)算得到連接件應(yīng)力錐絕緣平均電阻率或平均電導(dǎo)率的閾值范圍；根據(jù)所述閾值范圍，以及應(yīng)力錐曲線上預(yù)設(shè)點(diǎn)的軸向電場(chǎng)和徑向電場(chǎng)的關(guān)系，計(jì)算獲得應(yīng)力錐曲線。本發(fā)明可合理設(shè)置直流電纜連接件的應(yīng)力錐，防止直流電纜連接件電場(chǎng)分布不均勻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流電纜連接件應(yīng)力錐設(shè)計(jì)方法，屬于直流電纜附件設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著直流輸電技術(shù)的發(fā)展，特別是近年柔性直流輸電技術(shù)的迅速發(fā)展，輸送容量不斷增加，電壓等級(jí)也隨著提高，對(duì)直流電纜系統(tǒng)(包括電纜和連接件)提出了更高的絕緣要求。直流電纜連接件(接頭和終端)是柔直電纜系統(tǒng)的重要組成部分，而連接件應(yīng)力錐更是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件。

由于交流電場(chǎng)下，絕緣中的電場(chǎng)分布取決于介電常數(shù)，而直流電場(chǎng)下則取決于電阻率。故直流電纜連接件絕緣材料電阻率是決定連接件電場(chǎng)分布的基礎(chǔ)性技術(shù)指標(biāo)。目前，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了交流電纜連接件應(yīng)力錐絕緣材料的相關(guān)性能指標(biāo)，但沒(méi)有關(guān)于直流電纜連接件應(yīng)力錐絕緣材料性能指標(biāo)要求，也未提出電阻率要求。也有科研工作者開(kāi)展了應(yīng)力錐絕緣材料的開(kāi)發(fā)，但對(duì)材料的關(guān)鍵性能指標(biāo)-電阻率并未開(kāi)展深入研究，更未提出技術(shù)要求或判據(jù)。這給直流電纜連接件應(yīng)力錐絕緣材料開(kāi)發(fā)帶來(lái)較大的困難與不利。

目前，國(guó)內(nèi)主要的電纜連接件廠家擁有較為成熟的500kV及以下交流電纜連接件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，并有了工程應(yīng)用。但對(duì)直流電纜連接件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究很少，更未有基于材料特性的應(yīng)力錐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。因此，這對(duì)應(yīng)力錐及其連接件的設(shè)計(jì)帶來(lái)較大困難，使得直流電纜連接件存在電場(chǎng)分布不均勻的缺點(diǎn)，可能導(dǎo)致絕緣擊穿。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是提供一種直流電纜連接件應(yīng)力錐設(shè)計(jì)方法，可合理設(shè)置直流電纜連接件的應(yīng)力錐，防止直流電纜連接件電場(chǎng)分布不均勻。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種直流電纜連接件應(yīng)力錐設(shè)計(jì)方法，括以下步驟：根據(jù)連接件應(yīng)力錐絕緣中徑向電場(chǎng)的計(jì)算值小于設(shè)計(jì)值，計(jì)算得到連接件應(yīng)力錐絕緣平均電阻率或平均電導(dǎo)率的閾值范圍；在所述閾值范圍內(nèi)，對(duì)連接件應(yīng)力錐絕緣平均電阻率或平均電導(dǎo)率進(jìn)行取值；根據(jù)所述連接件應(yīng)力錐絕緣平均電阻率或平均電導(dǎo)率的值，以及應(yīng)力錐曲線上預(yù)設(shè)點(diǎn)的軸向電場(chǎng)和徑向電場(chǎng)的關(guān)系，計(jì)算獲得應(yīng)力錐曲線。

進(jìn)一步地，所述連接件應(yīng)力錐絕緣平均電阻率或平均電導(dǎo)率的閾值范圍由公式(1)計(jì)算得到：

或

其中，γ₁為直流電纜絕緣平均電導(dǎo)率，γ₂為連接件應(yīng)力錐絕緣平均電導(dǎo)率，ρ₁為直流電纜絕緣平均電阻率，ρ₂為連接件應(yīng)力錐絕緣平均電阻率，r₁為直流電纜絕緣內(nèi)半徑，r_i為直流電纜絕緣和連接件應(yīng)力錐絕緣兩層絕緣界面的半徑，E_r為連接件應(yīng)力錐絕緣中徑向電場(chǎng)的設(shè)計(jì)值，V為外加電壓。

進(jìn)一步地，所述連接件應(yīng)力錐絕緣中徑向電場(chǎng)的計(jì)算值由Maxwell方程計(jì)算得到：

其中，E₂(r)為連接件應(yīng)力錐絕緣中的徑向電場(chǎng)，r₁為直流電纜絕緣內(nèi)半徑，r₂為連接件應(yīng)力錐絕緣外半徑，r_i為直流電纜絕緣和連接件應(yīng)力錐絕緣兩層絕緣界面的半徑，γ₁為直流電纜絕緣平均電導(dǎo)率，γ₂為連接件應(yīng)力錐絕緣平均電導(dǎo)率，V為外加電壓，r為直流電纜絕緣或連接件應(yīng)力錐絕緣中任意半徑值。

進(jìn)一步地，所述應(yīng)力錐曲線由公式(3)計(jì)算得到：

或