一种用于特高压直流电缆的接头增强绝缘的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于特高压直流电缆的接头增强绝缘的方法及系统，属于电力电缆装备技术领域。本发明专利技术方法，包括：获取测试数据，对测试数据进行电导率拟合，确定表征参数；确定特高压直流电缆接头绝缘和增强绝缘界面长度，及接头增强绝缘厚度；根据表征参数，以仿真计算获取绝缘和增强绝缘界面长度、接头增强绝缘厚度的优化数据；获取改性增强绝缘材料的电导率拟合参数。本发明专利技术解决了特高压直流电缆接头中电场和热场分布的优化问题，并有效控制了接头长度和外径，厚度，使特高压直流电缆接头满足电、热场性能需求，大大便利了特高压直流电缆接头的加工、制造和安装过程。

【技术实现步骤摘要】
一种用于特高压直流电缆的接头增强绝缘的方法及系统
本专利技术涉及电力电缆装备
，并且更具体地，涉及一种用于特高压直流电缆的接头增强绝缘的方法及系统。
技术介绍
直流电场下，聚合物绝缘介质中电荷传导受到电极注入电荷的限制，局部能带上的电子跃迁、电极电子发射电流和空间电荷限制电流等现象的存在，其电导率呈现出依赖于温度和电场强度的非线性伏安关系，直流电场作用下的非线性电导聚合物绝缘材料，在电缆不同输送负荷下绝缘层中的电场分布会产生反转。由于直流电缆中间接头中两种绝缘材料电导率数量级相差甚远，接头双层绝缘界面两侧电场强度差别较大，且电场强度比值随着直流电缆负荷电流增大也逐渐增大，在直流电缆主绝缘和接头增强绝缘交界面上会集聚空间电荷，导致交界面上的切向电场发生畸变。直流电缆接头增强绝缘对电缆接头中电场分布起着决定性的影响，降低接头中电场畸变程度的有效办法是增加接头中增强绝缘材料的长度和厚度，这对接头部分的散热、加工、制造和安装都有直接影响。因此，特高压直流电缆中间接头中增强绝缘的结构参数的选取成为一个关键问题，需要一种能实现接头电、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于特高压直流电缆的接头增强绝缘的方法，所述方法包括：/n对特征高压直流电缆接头的绝缘材料及原始增强绝缘材料，进行不同温度及不同场强下的电导率测试，获取测试数据，对测试数据进行电导率拟合，确定表征参数；/n针对特高压直流电缆接头，对特高压直流电缆接头模型在预设的条件下，进行电热耦合物理场仿真计算，确定特高压直流电缆接头绝缘和增强绝缘界面长度，及接头增强绝缘厚度；/n根据表征参数，以仿真计算获取绝缘和增强绝缘界面长度、接头增强绝缘厚度的优化数据；/n对特高压直流电缆接头增强绝缘材料进行改性处理，对改性的不同增强绝缘材料的电导率测试数据，对测试数据进行电导率拟合，获取改性增强绝缘材料的电导...

【技术特征摘要】
1.一种用于特高压直流电缆的接头增强绝缘的方法，所述方法包括：
对特征高压直流电缆接头的绝缘材料及原始增强绝缘材料，进行不同温度及不同场强下的电导率测试，获取测试数据，对测试数据进行电导率拟合，确定表征参数；
针对特高压直流电缆接头，对特高压直流电缆接头模型在预设的条件下，进行电热耦合物理场仿真计算，确定特高压直流电缆接头绝缘和增强绝缘界面长度，及接头增强绝缘厚度；
根据表征参数，以仿真计算获取绝缘和增强绝缘界面长度、接头增强绝缘厚度的优化数据；
对特高压直流电缆接头增强绝缘材料进行改性处理，对改性的不同增强绝缘材料的电导率测试数据，对测试数据进行电导率拟合，获取改性增强绝缘材料的电导率拟合参数；
所述改性增强绝缘材料的电导率的拟合参数用于确定特高压直流电缆的接头内增强绝缘材料的类型；
根据接头内增强绝缘材料的类型，按照尺寸信息安装绝缘结构，所述绝缘结构用于增强特高压直流电缆的接头绝缘性能。


2.根据权利要求1所述的方法，所述对测试数据进行电导率拟合使用如下公式：



其中，σ为电导率，T为测试温度，E为测试电场且E>0，A为材料常数，B为场强系数，为活化能，q为电子电荷量，kb为波尔兹曼常数；
表征参数包括：材料常数A、场强系数B、和活化能参数


3.根据权利要求1所述的方法，所述特高压直流电缆接头模型的建立包括：
确定特高压直流电缆接头中应力锥和高压屏蔽管的外形曲线，获得配合的特高压直流电缆接头的绝缘材料及增强绝缘材料的绝缘层、外屏蔽层、缓冲层、金属护套和外护套外径和厚度的参数，根据参数建立特高压直流电缆接头的轴向剖面二维图形，根据轴向剖面二维图形建立特高压直流电缆接头模型。


4.根据权利要求1所述的方法，所述进行电热耦合物理场仿真计算，包括：
特高压直流电缆接头模型中各部件单元赋以电导率、相对介电常数、密度、比热容和导热系数参数，在额定电压U、额定电流I和预设温度的件下，按照电磁场物理方程和固体传热物理方程，进行耦合仿真计算：
电磁场物理方程，如下：



其中，J为全电流密度，Qj,V为总电荷量，σ为电导率，E为电场强度，Je为位移电流密度；
固体传热物理方程，如下：



其中，t为预设温度，k为导热系数，Q＝J·E为电缆内部热源，Qout为电缆外部热源。


5.根据权利要求1所述的方法，所述获取绝缘和增强绝缘界面长度，包括：
根据如下公式确定，绝缘和增强绝缘界面初始长度L；



以预设距离为一个间隔，增加接头绝缘和增强绝缘界面的初始长度，确定空负载和满负载条件下，不同界面长度的特高压直流电缆接头模型中电场分布，若空负载和满负载条件下接头界面切向电场的变化率ΔE％≥1％，则继续增加界面长度，直至ΔE％＜1％，取最后一次计算前一次的长度作为特高压直流电缆接头界面长度；
ΔE％为接头界面切向电场变化率，ET为界面临界击穿场强。


6.根据权利要求1所述的方法，所述获取接头增强绝缘厚度，包括：
根据如下公式确定，接头增强绝缘层的初始厚度：



以预设距离为一个间隔，减小接头增强绝缘的初始厚度，确定满负载条件下特高压直流电缆接头模型中电缆导体的稳态温度，若满负载条件下电缆导体的稳态温度大于Tmax，继续减小接头增强绝缘的厚度，直至导体最高稳态温度小于且接近Tmax，取最后一次计算的厚度值作为特高压直流电缆接头增强绝缘的厚度；
Tmax为特高压直流电缆绝缘材料最高允许持续工作温度。


7.一种用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗喜，欧阳本红，赵鹏，刘松华，王昱力，王格，陈铮铮，李红雷，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网上海市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11