220kV干式电缆终端多物理场仿真分析及结构优化设计研究

摘要

首先针对220 kV高压干式电缆终端结构,构建相应的仿真模型,并结合绝缘材料非线性电导率方程,研究了增强绝缘部分材料、环境温度、外加电压不同时终端内的电场分布及温度分布;然后对终端存在应力锥安装错位、表面凸起及增强绝缘内存在气泡等缺陷时的电场分布情况进行了对比分析。最后,对应力锥转角形状及应力锥边缘与增强绝缘间的距离两种结构进行优化,并优化后终端的电场分布进行分析,同时提出了最佳的应力锥边缘与增强绝缘间的距离。结果表明:非线性硅橡胶绝缘材料能较好地均化电场;外界环境温度改变会使内部线芯与外部伞裙的温差减小,且随着环境温度升高终端内最大场强明显增大;应力锥安装错位类绝缘缺陷使得三相交界点处场强急剧增大;应力锥表面凸起类绝缘缺陷使得终端内局部场强急剧增大;当增强绝缘内部存在气泡时,气泡尺寸对电缆终端内最大场强的影响较小;将应力锥转角改变为圆弧状,转角处场强降低了75.26%,可适当增大应力锥边缘与增强绝缘的距离至5 mm,从而减小应力锥转角处场强。