220 kV金属型高压电缆接头保护装置的泄能孔和壁厚设计

摘要

针对目前常见的双泄能孔式220 kV金属型高压电缆接头保护装置缺少优化设计方法的问题,文中利用温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法,基于3层迭代算法,提出了优化泄能孔开口尺寸和装置壁厚的设计原则和方法。对不同开口尺寸下220 kV金属型高压电缆接头保护装置内壁的气压分布进行计算,得到了泄能孔开口尺寸r=80 mm,达到最优的泄能效果。进一步以泄能孔设计参数为基础,对装置内壁应力分布进行仿真计算,以保护装置材料可承受的极限应力值作为依据,最终确定保护装置的最佳匹配壁厚d=6 mm,并通过50 kA/200 ms大电流燃弧试验证明了设计的可靠性。经过优化后的保护装置整体材料用量比原有装置减小40%,且进一步降低了加装保护装置后电缆接头的温升效应。文中提出的设计方法和关键参数可为高压电缆接头保护装置的优化设计提供方法指导,提高其技术经济效益。