[發(fā)明專利]一種優(yōu)化XLPE電纜工廠接頭應(yīng)力錐場(chǎng)強(qiáng)集中的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110291909.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN113255095B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳向榮;孟繁博;王啟隆;黃若彬;韓哲;楊帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);寧波東方電纜股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/17;G06F111/06;G06F113/16;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發(fā)明公開了一種優(yōu)化XLPE電纜工廠接頭應(yīng)力錐場(chǎng)強(qiáng)集中的方法，所述方法包括以下步驟：(1)構(gòu)建XLPE電纜工廠接頭物理模型，引入非線性電導(dǎo)率控制層；(2)計(jì)算不同位置的本體和恢復(fù)層的場(chǎng)強(qiáng)；(3)獲得控制層與本體以及恢復(fù)絕緣電導(dǎo)率與厚度的關(guān)系；(4)控制層長(zhǎng)度參數(shù)設(shè)計(jì)。(5)控制層厚度參數(shù)設(shè)計(jì)。(6)確定控制層參數(shù)。本發(fā)明提供了一種XLPE電纜工廠接頭應(yīng)力錐電場(chǎng)強(qiáng)度集中的優(yōu)化方法，通過(guò)引入非線性電導(dǎo)率控制層，改變其厚度和長(zhǎng)度的方式，減少了接頭應(yīng)力錐處的電場(chǎng)強(qiáng)度，有效改善了接頭絕緣內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度分布。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于計(jì)算和操作，普適性強(qiáng)，為電纜接頭的設(shè)計(jì)和研發(fā)提供了有效的解決方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域，尤其指一種優(yōu)化XLPE電纜工廠接頭應(yīng)力錐電場(chǎng)強(qiáng)度集中的方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，電力消費(fèi)需求日益劇增，為了適應(yīng)快速增長(zhǎng)的輸電需求，新能源和直流負(fù)荷不斷大量接入電力系統(tǒng)。在電力傳輸?shù)倪^(guò)程中，交聯(lián)聚乙烯(Cross-linked Polyethylene，XLPE)電纜因其電氣性能優(yōu)良、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，已成為長(zhǎng)距離、大容量電力傳輸?shù)年P(guān)鍵電力設(shè)備。近20年來(lái)，隨著XLPE電纜絕緣材料技術(shù)的不斷突破和電纜生產(chǎn)工藝的的持續(xù)進(jìn)步，XLPE絕緣電纜已經(jīng)應(yīng)用于跨海輸電、異步電網(wǎng)互聯(lián)等國(guó)內(nèi)外工程。在大長(zhǎng)度的電纜輸電的線路中，電纜接頭作為電纜段連接的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其絕緣特性直接影響到整個(gè)電纜系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。尤其對(duì)高壓大容量輸電系統(tǒng)，電纜接頭技術(shù)已經(jīng)成為大長(zhǎng)度大容量高壓電纜系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸,因此研究電纜的接頭技術(shù)是發(fā)展大長(zhǎng)度大容量高壓電纜輸電的關(guān)鍵。

目前電纜的中間接頭主要有冷縮式、熱縮式和預(yù)制式三種方式。這些接頭采用屏蔽管或應(yīng)力錐來(lái)管控電場(chǎng)，由于電纜本體XLPE絕緣和接頭處引入的新絕緣材料電氣參數(shù)不匹配，因此容易在復(fù)合絕緣界面形成電荷積累，畸變電場(chǎng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)絕緣擊穿。目前工廠接頭技術(shù)，采用與電纜本體絕緣材料相同的絕緣恢復(fù)材料，理論上可有效減少界面極化造成的空間電荷積累，并且接頭的內(nèi)外屏蔽層均按照電纜本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行恢復(fù)，可避免應(yīng)力錐和屏蔽管周圍的電場(chǎng)集中問(wèn)題。而實(shí)際上，雖然恢復(fù)絕緣材料與電纜本體絕緣材料相同，但在恢復(fù)絕緣材料的硫化過(guò)程中，由于其工藝和溫度等環(huán)境條件無(wú)法保持與電纜本體絕緣一致，而且靠近新舊絕緣交界面處的本體絕緣存在再加熱導(dǎo)致的二次硫化問(wèn)題，所以工廠接頭恢復(fù)絕緣和電纜本體絕緣的電氣性能存在不同程度的差異，導(dǎo)致新舊絕緣交界面出現(xiàn)電場(chǎng)集中現(xiàn)象?，F(xiàn)有研究表明現(xiàn)場(chǎng)制作工廠接頭的工藝的交聯(lián)溫度和時(shí)間難以精確控制，恢復(fù)絕緣的交聯(lián)度一般低于本體絕緣，對(duì)應(yīng)的XLPE的電導(dǎo)率較大，而且在制作接頭過(guò)程中恢復(fù)絕緣內(nèi)極易引入雜質(zhì)，再加上恢復(fù)絕緣脫氣時(shí)間不足導(dǎo)致的自由基再交聯(lián)不充分，這些都會(huì)導(dǎo)致恢復(fù)絕緣的直流電導(dǎo)率大于本體絕緣的直流電導(dǎo)率，進(jìn)而對(duì)本體與恢復(fù)絕緣的界面電場(chǎng)產(chǎn)生影響，容易導(dǎo)致本體絕緣、恢復(fù)絕緣和屏蔽層的三結(jié)合點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)的集中，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在高場(chǎng)強(qiáng)下會(huì)導(dǎo)致絕緣的劣化，甚至絕緣擊穿，嚴(yán)重影響電纜系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，亟需一種有效可行的方法，優(yōu)化工廠接頭界面處場(chǎng)強(qiáng)集中，改善接頭絕緣的電場(chǎng)分布，進(jìn)而解決XLPE電纜工廠接頭電場(chǎng)集中的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決XLPE電纜工廠接頭應(yīng)力錐處場(chǎng)強(qiáng)集中問(wèn)題，提供一種非線性電導(dǎo)率控制層設(shè)計(jì)方法，可以有效改善電纜工廠接頭應(yīng)力錐處場(chǎng)強(qiáng)。本發(fā)明是通過(guò)在本體XLPE絕緣層和恢復(fù)XLPE絕緣層交界面處引入非線性電導(dǎo)率控制層，并設(shè)計(jì)合適的非線性電導(dǎo)率控制層的長(zhǎng)度和厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案是：

本發(fā)明首先公開了一種XLPE電纜工廠接頭應(yīng)力錐處場(chǎng)強(qiáng)集中的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其包含以下步驟：

步驟1：構(gòu)建XLPE電纜工廠接頭物理模型，在本體XLPE絕緣層和恢復(fù)XLPE絕緣層交界面處引入非線性電導(dǎo)率控制層；