基于有限元的矿用XLPE电缆泄漏电流动态分析方法技术

一种基于有限元的矿用XLPE电缆泄漏电流动态分析方法，所述方法包括结合悬挂在金属锚网上的矿用高压电缆结构，利用COMSOL有限元分析软件建立电缆几何模型，通过对XLPE试样进行介电谱测量获取其介电参数，并对测量结果进行拟合得到XLPE介电参数与温度、电场频率的数值关系，随后代入电缆各部分材料参数，设置初始条件，进行网格剖分，对电缆电场、热场、泄漏电流进行仿真计算，并探究泄漏电流随负荷系数、电场频率的变化规律。本方法为检测、防治电缆泄漏电流提供了理论依据。

Dynamic analysis method of leakage current of mine XLPE cable based on finite element

A leakage current dynamic mine XLPE cable based on finite element analysis method, the method including the combination of hanging in the coal mine high voltage cable anchor structure of metal net, a cable geometry model using COMSOL finite element analysis software, based on XLPE sample dielectric spectroscopy to obtain the dielectric parameters, and the measured results are fitting the numerical relationship between XLPE dielectric parameters with temperature and frequency of electric field, then by cable the material parameters, set the initial conditions, the mesh of the cable, electric field, thermal field, leakage current simulation calculation, and to explore the variation of leakage current with the load coefficient, the frequency of electric field. This method provides a theoretical basis for the detection and prevention of cable leakage current.

【技术实现步骤摘要】
基于有限元的矿用XLPE电缆泄漏电流动态分析方法
本专利技术涉及一种XLPE电缆泄漏电流的分析方法，尤其是一种基于有限元的矿用XLPE电缆泄漏电流动态分析方法。技术背景煤矿由于其特殊的生产环境，瓦斯浓度极高，极易因火源问题而发生瓦斯燃烧以及爆炸事故。据统计，在我国煤矿机电事故中，由电火花引起的爆炸事故占40%-50%，由于杂散电流管理不善而造成的火灾与爆炸事故又占到这些故障的25%-35%。目前电缆是井下最主要的电力传输与分配电能的设施，而交流泄漏电流是电缆传输电能过程中的必然产物，是交流杂散电流的重要组成部分，并随着电缆绝缘老化程度的加深而大幅增大，它的存在，一方面会危及人身安全，另一方面易形成杂散电流，进而产生电火花，引起瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、煤尘爆炸等事故，威胁工矿企业的生产安全。目前，国内外对于矿井下的电缆泄漏电流方面投入的研究力量不足。因为井下电流检测设备目前只能检测出mA级别的泄漏电流，但矿用高压电缆的绝缘电阻较高，其泄漏电流常常在pA级别，因此学者们多采用仿真方法研究。研究方法上，电缆常用的集中等效电路模型有串并联结构模型、均匀传输线模型等，上述模型的参数都是固定的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于有限元的矿用XLPE电缆泄漏电流动态分析方法，所述分析方法是按下列步骤进行的：（1）以悬挂在金属锚网上的矿用电缆为建模对象，基于仿真软件COMSOL进行几何建模，模型包括导体线芯、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、填充带、绕包带、内护套、铠装层及外护套；（2）以矿用电缆结构为对象，建立电场、热场分布等效模型，确定电缆各结构材料，并进行电、热参数选择，需要确定电参数的结构有导体线芯、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层；需要确定热参数的结构有导体线芯、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、填充带、绕包带、内护套、铠装层及外护套；（3）选择XL...

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元的矿用XLPE电缆泄漏电流动态分析方法，所述分析方法是按下列步骤进行的：（1）以悬挂在金属锚网上的矿用电缆为建模对象，基于仿真软件COMSOL进行几何建模，模型包括导体线芯、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、填充带、绕包带、内护套、铠装层及外护套；（2）以矿用电缆结构为对象，建立电场、热场分布等效模型，确定电缆各结构材料，并进行电、热参数选择，需要确定电参数的结构有导体线芯、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层；需要确定热参数的结构有导体线芯、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、填充带、绕包带、内护套、铠装层及外护套；（3）选择XLPE的复介电常数实部与虚部作为电热耦合有限元分析模型中XLPE绝缘层的参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿蒲龙，杜亚昆，宋建成，田慕琴，庞丹，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14