[发明专利]基于有限元的矿用XLPE电缆泄漏电流动态分析方法

摘要

一种基于有限元的矿用XLPE电缆泄漏电流动态分析方法，所述方法包括结合悬挂在金属锚网上的矿用高压电缆结构，利用COMSOL有限元分析软件建立电缆几何模型，通过对XLPE试样进行介电谱测量获取其介电参数，并对测量结果进行拟合得到XLPE介电参数与温度、电场频率的数值关系，随后代入电缆各部分材料参数，设置初始条件，进行网格剖分，对电缆电场、热场、泄漏电流进行仿真计算，并探究泄漏电流随负荷系数、电场频率的变化规律。本方法为检测、防治电缆泄漏电流提供了理论依据。

主权项

一种基于有限元的矿用XLPE电缆泄漏电流动态分析方法，所述分析方法是按下列步骤进行的：（1）以悬挂在金属锚网上的矿用电缆为建模对象，基于仿真软件COMSOL进行几何建模，模型包括导体线芯、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、填充带、绕包带、内护套、铠装层及外护套；（2）以矿用电缆结构为对象，建立电场、热场分布等效模型，确定电缆各结构材料，并进行电、热参数选择，需要确定电参数的结构有导体线芯、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层；需要确定热参数的结构有导体线芯、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、填充带、绕包带、内护套、铠装层及外护套；（3）选择XLPE的复介电常数实部与虚部作为电热耦合有限元分析模型中XLPE绝缘层的参数输入，通过宽频介电阻抗谱仪获得不同频率下XLPE复介电常数实部温谱与虚部温谱，并对温谱进行数据拟合得到拟合方程；（4）将拟合方程代入绝缘层材料参数中，添加焦耳热物理场，将线芯损耗加载到模型中，并将导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层作为焦耳热源，设置物理场边界条件；（5）对XLPE电缆施加电压激励，进行电缆电场分析与热场分析，通过积分运算得到泄漏电流；（6）改变电缆负荷系数以及电场频率，探究泄漏电流变化规律。