[发明专利]一种10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化方法

说明书

本发明涉及一种10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化方法，包括以下步骤：步骤S1：选取影响10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力的相关决策变量，并限定变量优化的范围；步骤S2：构建10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化的多个目标函数；步骤S3：根据得到的多个目标函数进行归一化处理，归一化后通过构造评价函数将多目标优化问题转换成单目标优化问题；步骤S4：根据空气状态方程和炸药JWL状态方程，构建仿真模型；步骤S5：基于人工鱼群算法，以决策变量为搜索空间，以评价函数为适应度，通过内爆炸应力数值仿真模型仿真计算，评价函数稳定后即得到最优值，输出优化结果。本发明能有效、快速对10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力进行优化。

技术领域

本发明属于电力电缆技术领域，具体涉及一种10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化方法。

背景技术

大多数电力电缆都以隧道、排管(工井)、排架形式敷设，一旦发生故障，极易引发火灾，威胁电网安全。电缆中间接头是电缆线路中的薄弱环节，近年来的统计数据表明中间接头故障占据各类电缆故障首位。根据《国家电网公司十八项反事故措施(2018年修订版)》第13.2条要求，多回路不同等级电缆共沟时应对电缆接头做好防火防爆等隔离措施，为此电网公司对大量电缆接头安装了防火防爆盒。

随着城市配电网建设规模日益增大，10kV电缆线路数与长度也在不断增加。2019年5月，某电力公司发生一起10kV电缆中间接头短路故障，巨大的短路电流(10kA)冲击导致接头防爆盒开裂并掀翻工井井盖，故障电缆工井位于人行道上，严重威胁过往行人安全。然而，近年来城市电网中类似故障越来越多，这表明部分接头防火防爆盒产品未能在故障中起到相应防护作用，并且此类产品的试验报告中也未含有防爆性能检测，存在一定的安全隐患。此外，目前电缆接头防火防爆盒结构尺寸设计大都凭借生产产家经验，缺乏足够的理论支撑，在实际应用中存在较大偏差，无法达到最优化的设计效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化方法，实现有效、快速对10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力进行优化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化方法，包括以下步骤：

步骤S1：选取影响10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力的相关决策变量，并限定各变量可优化的范围；

步骤S2：构建10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化的多个目标函数；

步骤S3：根据得到的多个目标函数进行归一化处理，归一化后通过构造评价函数将多目标优化问题转换成单目标优化问题；

步骤S4：根据空气状态方程和炸药JWL状态方程，构建10kV电缆中间接头防爆盒的内爆炸应力数值仿真模型；

步骤S5：基于人工鱼群算法，以决策变量为搜索空间，以评价函数为适应度，通过内爆炸应力数值仿真模型仿真计算，评价函数稳定后即得到最优值，输出优化结果。

进一步的，所述相关决策变量包括头直径D、内倾角θ、倒圆角半径R和厚度d，各个决策变量的优化范围分别为：

其中，D_min和D_max为预设的头直径D最小值和最大值；θ_min和θ_max为预设的内倾角θ最小值和最大值；R_min和R_max为预设的倒圆角半径R最小值和最大值；d_min和d_max为预设的厚度d最小值和最大值。

进一步的，所述多个目标函数包括：爆心环面位移峰值s₁、封头中心位移峰值s₂和防爆盒成本p：