[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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及电力电缆装备技术领域，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。

背景技术

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、热场配合的接头增强绝缘的设计方 法，控制特高压直流电缆接头几何尺寸，优化特高压直流电缆接头中的电 场强度和温度场分布，降低电场畸变程度，利于接头散热，便于加工、制 造和安装。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于特高压直流电缆的接头增强绝 缘的方法，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。

可选的，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

可选的，特高压直流电缆接头模型的建立包括：