工频叠加操作冲击电压下预制式电缆终端破坏机理研究OA

工频叠加操作冲击电压是电缆运行中时常面临的情况,在该情况下高频谐波电压会使电缆终端材料介电常数发生变化,进而造成电缆终端所承受的电应力、热应力和机械应力发生改变,最终会对电缆终端的绝缘造成破坏。文中,首先建立了工频叠加操作冲击电压的数学模型,同时分析了不同冲击电压叠加相位对叠加后电压波形的影响;其次,利用有限元软件建立了35 kV预制式电缆终端的仿真模型,对仿真模型参数设置、边界条件设置以及网格剖分设置进行了详细说明;最后,仿真计算了工频叠加操作冲击电压下电缆终端应力情况,包含电应力、热应力以及机械应力变化情况。结果表明:工频叠加操作冲击电压后,电缆终端材料的介电常数频率特性使得电场强度有所减小,起到了均匀电场的作用,且电场强度的整体变化率较低(0.05%以内),不足以造成电缆终端的破坏;电缆终端温度最大值位于铜芯内部,基本接近初始温度,电压作用引起的电缆终端温差变化较小(0.004 K内),基本可以忽略;操作冲击电压叠加后高频谐波电压分量使得电缆终端半导电层电致伸缩系数发生变化,这导致半导电层径向应变(1.35 mm)大于轴向应变(0.05 mm),最终使得半导电层和绝缘之间容易出现间隙,是造成电缆终端的绝缘破坏的主要原因。本研究可为电缆终端结构设计和优化以及材料选择与改性提供参考。