【摘 要】
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中间接头具有多层复合绝缘结构,是电缆系统中绝缘最薄弱的环节。在实际运行过程中,接头受到操作过电压影响时内部一些位置将出现电场强度畸变,这会加速绝缘材料老化并减少设备运行寿命。准确分析中间接头内部暂态电场的分布情况,对于深入研究中间接头结构优化和故障机理有重要的参考意义。首先,本文提出了计及初始电场分布的中间接头暂态电场计算方法,并在某厂家10kV电缆中间接头的等比例几何模型上进行了应用。该方法以时
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中间接头具有多层复合绝缘结构,是电缆系统中绝缘最薄弱的环节。在实际运行过程中,接头受到操作过电压影响时内部一些位置将出现电场强度畸变,这会加速绝缘材料老化并减少设备运行寿命。准确分析中间接头内部暂态电场的分布情况,对于深入研究中间接头结构优化和故障机理有重要的参考意义。首先,本文提出了计及初始电场分布的中间接头暂态电场计算方法,并在某厂家10kV电缆中间接头的等比例几何模型上进行了应用。该方法以时域有限元计算为基础,引入了准静态电场方程的计算结果,将接头内部残余电压产生的电场分布作为初始值耦合进了暂态电场计算,使用开关合闸模拟电路及瞬态电磁波方程联合计算,得到了开关操作对电缆中间接头内部电场分布的影响过程。通过计算及对比,确认了使用所述物理场方程的合理性及必要性。其次,在负载侧电缆末端开路和阻抗匹配两种工况下,对电缆与中间接头交界面、接头绝缘层与高压屏蔽层介质交界面、接头绝缘层与应力锥介质交界面三个易受过电压影响的位置进行分析,确认了所述位置上采样点场强随时间的变化情况及界面场强随位置的变化情况。源侧应力锥根部是接头绝缘层中电场分布最为集中的位置。负载侧电缆末端开路工况下,该位置处电场强度轴向分量的最大值为2.08kV/mm,约为初始值的3倍;末端阻抗匹配工况下,该最大值降为末端开路时的80%。最后,对模型的初始电场分布、接头主绝缘层厚度、负载侧电缆长度三个参数进行参数扫描,确认了各参数对接头暂态电场分布的影响机理。其中,初始电场分布对采样点场强的最大值有显著影响,但对后续振荡中场强的峰值影响不大;负载侧电缆末端开路时,接头主绝缘层厚度增加会导致采样点场强衰减速率增加;负载侧电缆末端开路时,随着负载侧电缆长度的增加,过电压在传递过程的衰减也在增加,各采样点场强峰值均在减小,并且各峰值的出现时间也随着电缆长度的增加而同步延后。
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