[发明专利]一种用于特高压直流电缆的接头增强绝缘的方法及系统

权利要求书

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E0，A为材料常数，B为场强系数，为活化能，q为电子电荷量，k_b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，Q_j,V为总电荷量，σ为电导率，E为电场强度，J_e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，Q_out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，E_T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T_max，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T_max，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；

T_max为特高压直流电缆绝缘材料最高允许持续工作温度。