[发明专利]基于响应曲面法的10kV电缆中间接头防爆盒优化方法

说明书

本发明提出一种基于响应曲面法的10kV电缆中间接头防爆盒优化方法，包括：1、确立防爆盒主体结构参数；2、选取防爆盒的待优化结构变量集；3、以爆心环面形变量为目标，采用响应曲面分析法设计响应面实验表；4、采用有限元软件进行建模仿真，开展参数影响分析，确立最终的待优化结构变量；5、确立优化目标和权重系数，构建评价函数；6、对最终优化变量响应表进行实验设计并开展建模仿真和结果归一化处理；7、通过回归分析得到响应曲面，曲面响应最小值即对应最优结构变量，获得一种优化后的10kV电缆中间接头防爆盒；8、代入有限元软件中进行建模仿真，验证优化结果的正确性。本发明能快速有效的获得一种优化后10kV电缆中间接头防爆盒结构。

技术领域

本发明涉及电力电缆技术领域，尤其涉及一种基于响应曲面法的10kV电缆中间接头防爆盒优化方法。

背景技术

凭借出色的绝缘性能、机械性能及日益简便的生产工艺，10kV交联聚乙烯(XLPE)电缆在大部分城市配电网中使用率已超过90％。电缆中间接头是10kV电缆线路的重要组成部分，能够在维持电缆绝缘性能的同时延长电缆线路长度，从而保证电缆线路的连续性与完整性。运行经验表明，由于安装工艺的失误而导致的电缆中间接头故障时有发生，甚至出现诸如电缆头爆炸和电缆沟失火等严重事故。为有效避免电缆接头故障因爆炸和失火造成的二次伤害，避免故障事态扩大化造成的二次损失，一系列的高压电缆接头防爆装置，例如防爆盒，得到了广泛应用。

随着防爆盒产品的应用日益广泛，有必要对防爆盒产品进行进一步的研究。现阶段市场上流通的防爆盒多为变截面圆柱体外加泄压孔开孔结构，泄压孔多对称开孔在爆心环面两侧。关于防爆盒具体的结构参数目前尚无统一规范，生产设计多根据厂家经验，实际应用中防爆盒失效的时间仍时有发生。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提出一种基于响应曲面法的10kV电缆中间接头防爆盒优化方法，给出其优化流程及方法，优化获得的10kV电缆接头防爆盒可有效抑制中间接头故障短路时的破坏性，降低电缆中间接头短路引发的事故率，保证安全生产，并实现防爆性能和经济性兼顾的最优化。

其主要过程包括：1、确立防爆盒主体结构参数；2、选取防爆盒的待优化结构变量集；3、以爆心环面形变量为目标，采用响应曲面分析法设计响应面实验表；4、采用有限元软件进行建模仿真，开展参数影响分析，确立最终的待优化结构变量；5、确立优化目标和权重系数，构建评价函数；6、对最终优化变量响应表进行实验设计并开展建模仿真和结果归一化处理；7、通过回归分析得到响应曲面，曲面响应最小值即对应最优结构变量，获得一种优化后的10kV电缆中间接头防爆盒；8、代入有限元软件中进行建模仿真，验证优化结果的正确性。本发明能快速有效的获得一种优化后10kV电缆中间接头防爆盒结构。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于响应曲面法的10kV电缆中间接头防爆盒优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：确定防爆盒主体结构参数；

步骤S2：选取防爆盒的待优化结构变量集；

步骤S3：以爆心环面形变量为目标，采用响应曲面分析法设计响应面实验表；

步骤S4：采用有限元软件进行建模仿真，开展参数影响分析，确立对目标有显著影响的参数作为最终的待优化结构变量；

步骤S5：确立优化目标和各目标的权重系数，构建最终的评价函数；

步骤S6：采用响应曲面分析法对步骤S4确立的最终优化变量响应表进行实验设计，依次代入有限元软件中进行建模仿真，并对仿真结果进行归一化处理；

步骤S7：通过回归分析得到评价函数关于待优化结构变量的响应曲面，曲面响应最小值即对应最优结构变量，获得优化后的10kV电缆中间接头防爆盒结构。