[發明專利]一種優化XLPE電纜工廠接頭應力錐場強集中的方法

有效

• 申請號: 202110291909.7
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113255095B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 陳向榮;孟繁博;王啟隆;黃若彬;韓哲;楊帆
• 申請（專利權）人: 浙江大學;寧波東方電纜股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F111/06;G06F113/16;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種優化XLPE電纜工廠接頭應力錐場強集中的方法，其特征在于包含以下步驟：

步驟1：構建XLPE電纜工廠接頭物理模型，在本體XLPE絕緣層和恢復XLPE絕緣層交界面處引入非線性電導率控制層；定義R_1i為非線性電導率控制層不同位置與導體屏蔽層之間的本體絕緣等效電阻，R_2i為非線性電導率控制層不同位置與絕緣屏蔽層之間的恢復絕緣等效電阻；R_3i為位于交界面不同位置的控制層等效電阻；其中i＝1,2,···,n，表示控制層不同位置；

步驟2：獲得交界面附近不同位置的本體XLPE層場強E₁和恢復XLPE層的場強E₂的關系表達式；

所述的步驟2具體為：

設導體與絕緣屏蔽層之間的電壓為U_dc，E₁和σ₁分別為本體XLPE絕緣層的場強和直流電導率，E₂和σ₂分別為恢復XLPE絕緣層的場強和直流電導率，E₃和σ₃分別為非線性電導率控制層的場強和直流電導率；可根據公式(1)獲得交界面附近不同位置的本體XLPE層場強E₁和恢復XLPE層的場強E₂的表達式，

其中，k_σ是恢復絕緣電導率與本體絕緣電導率的比值，公式(1)中，E₃，σ₃，k₂為未知參數，d₁，d₂，d₃為隨位置不同而改變的變量，d₁為非線性電導率控制層到導體屏蔽層的距離，d₂為非線性電導率控制層到絕緣屏蔽層的距離，d₃為非線性電導率控制層厚度，d₁+d₂+d₃＝d，d為接頭處絕緣厚度；

步驟3：獲得非線性電導率控制層與本體XLPE絕緣層以及恢復XLPE絕緣層的電導率與厚度的關系；

所述的步驟3具體為：

設非線性電導率控制層的長度為l_m，d_m為非線性電導率控制層的厚度，d_m＝l_m*sinθ，θ是本體絕緣與恢復絕緣界面與內導體屏蔽層的夾角，令P＝(1/k₂-1)d₃，(k_σ-1)d₁+P＝(k_σ-1)d_m，k_σ是恢復絕緣電導率與本體絕緣電導率的比值，可根據公式(2)獲得非線性電導率控制層與本體XLPE絕緣層以及恢復XLPE絕緣層的電導率與厚度的關系，

步驟4：非線性電導率控制層長度設計

選擇非線性電導率控制層的厚度不變，通過改變非線性電導率控制層的長度，獲取應力錐的最大場強和非線性電導率控制層最大場強隨非線性電導率控制層長度的變化曲線，選取兩條變化曲線的交點對應的長度作為非線性電導率控制層長度；

步驟5：非線性電導率控制層厚度設計

選擇非線性電導率控制層的長度為步驟4確定的長度，且保持不變，通過改變非線性電導率控制層的厚度，獲取應力錐的最大場強與控制層最大場強隨非線性電導率控制層厚度的變化曲線，選取兩條變化曲線的交點對應的厚度作為非線性電導率控制層的厚度；

步驟6：根據步驟4獲得長度和步驟5獲得的厚度，引入非線性電導率控制層，實現XLPE電纜工廠接頭應力錐場強集中的優化。

2.根據權利要求1所述的優化XLPE電纜工廠接頭應力錐場強集中的方法，其特征在于所述的步驟4中，應力錐的最大場強是指本體XLPE絕緣層的最大場強E_1max和恢復XLPE絕緣層的最大場強E_2max二者的最大值。