高压预制式电缆接头的有限元优化设计方法

摘要

电缆接头的电场分布不均匀使其成为了电缆系统中的薄弱环节；电缆接头的电场分布与其绝缘结构有关,因此优化设计电缆接头的结构对电缆系统的安全稳定运行具有现实意义.本文首先根据国内外现状给出了电缆接头设计的参考场强,然后由解析法计算出电缆接头的绝缘厚度和应力锥的形状并设计出电缆接头的初始模型,最后利用电磁场有限元计算软件ANSYS对电缆接头的模型进行反复优化和计算,得出了符合参考场强的电缆接头模型.优化过程表明,电缆接头的优化设计重点在中间屏蔽,在优化设计中可以通过改变中间屏蔽曲面的曲率半径和增大绝缘厚度的方法,使电缆接头主绝缘与电缆主绝缘的界面最大轴向场强和中间屏蔽端部的最大场强符合参考值.最后,还提出了优化过程中反应电缆接头中间屏蔽曲面优劣度的判定参考——中间屏蔽电场不均匀系数.