随着各行业对供电可靠性的需求不断提高,电缆作为输配电系统的组成部分,对其安全可靠运行的要求越来越高。电缆终端作为用电设备与输配电网的重要连接设备,也是整个输配电系统安全性能的薄弱环节,一般该设备需现场安装备制,周围环境的复杂性及制作工艺的不成熟,极易引入各种缺陷,导致故障频发,轻则引起供电质量降低,重则引发击穿爆炸事故,沿线电缆及设备损坏,导致大区域停电,造成重大经济损失。因此,针对电缆终端的特殊性,通过有限元仿真软件,探究终端含各种故障缺陷情况下的电热场分布特性,同时提出优化方案,改善终端的电热场分布,提高其绝缘性能具有重大意义。本文首先根据现场运行情况,解剖了车载25 k V乙丙橡胶电缆终端及配电网10 k V交联聚乙烯电缆终端,了解两类电缆终端内部结构,根据解剖结果及实际运行状况,搭建两类电缆终端在正常情况下、含缺陷情况下的有限元仿真模型。其次,研究不同运行状况下电缆终端的电热场数值耦合计算模型,基于有限元仿真分析,计算出两类电缆终端在正常情况下、含各类缺陷情况下的电热场分布,仿真结果表明:车载25 k V乙丙橡胶电缆终端在正常运行状态下截断处电场略有畸变,而在含划伤气隙缺陷、含金属颗粒及含水隙情况下,在截断处电场强度大于空气击穿场强,缺陷处温度发生异常突变,将加速缺陷处的材料劣化。而配电网电缆终端利用应力锥的几何形状特征进行均匀电场,但在含气隙划伤缺陷、金属颗粒情况及含外半导电层残留情况下,其外半导体层截断处与应力锥交界面的电场均发生畸变,温度上升异常,在含这些缺陷下,配电网电缆终端难以长时间安全运行。最后,根据两类电缆终端电热场分布的特殊性,提出了针对性的优化方案,并进行实验验证:其中,对于车载电缆终端,提出通过外半导电层倒角优化、热缩管尺寸优化及使用非线性型应力管优化电热场分布;同时,根据优化方案,制作优化前后的电缆终端试样,并进行局部放电检测实验、红外热像检测实验及耐压击穿实验,结果表明,优化后的电缆终端的绝缘性能得到有效提高。对于配电网电缆终端,提出外半导电层尺寸优化、外半导电层倒角优化、应力锥增强性材料优化等方式,通过有限元仿真计算,结果表明优化后的电缆终端在含各种缺陷情况下的电场畸变得到有效减少,电场强度最大值低于临界击穿场强,异常温升下降;同时通过局部放电检测实验、红外热像检测实验、耐压击穿实验验证了优化方案的有效性,其实验结果表明,优化前后电缆终端的局部放电分布及表面温度分布趋势相同,但是使用优化方案后局部放电活动得到了有效的抑制,表面温度异常减小,耐压击穿效果更持久。