[发明专利]一种优化XLPE电缆工厂接头应力锥场强集中的方法

权利要求书

1.一种优化XLPE电缆工厂接头应力锥场强集中的方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤1：构建XLPE电缆工厂接头物理模型，在本体XLPE绝缘层和恢复XLPE绝缘层交界面处引入非线性电导率控制层；定义R_1i为非线性电导率控制层不同位置与导体屏蔽层之间的本体绝缘等效电阻，R_2i为非线性电导率控制层不同位置与绝缘屏蔽层之间的恢复绝缘等效电阻；R_3i为位于交界面不同位置的控制层等效电阻；其中i＝1,2,···,n，表示控制层不同位置；

步骤2：获得交界面附近不同位置的本体XLPE层场强E₁和恢复XLPE层的场强E₂的关系表达式；

所述的步骤2具体为：

设导体与绝缘屏蔽层之间的电压为U_dc，E₁和σ₁分别为本体XLPE绝缘层的场强和直流电导率，E₂和σ₂分别为恢复XLPE绝缘层的场强和直流电导率，E₃和σ₃分别为非线性电导率控制层的场强和直流电导率；可根据公式(1)获得交界面附近不同位置的本体XLPE层场强E₁和恢复XLPE层的场强E₂的表达式，

其中，k_σ是恢复绝缘电导率与本体绝缘电导率的比值，公式(1)中，E₃，σ₃，k₂为未知参数，d₁，d₂，d₃为随位置不同而改变的变量，d₁为非线性电导率控制层到导体屏蔽层的距离，d₂为非线性电导率控制层到绝缘屏蔽层的距离，d₃为非线性电导率控制层厚度，d₁+d₂+d₃＝d，d为接头处绝缘厚度；

步骤3：获得非线性电导率控制层与本体XLPE绝缘层以及恢复XLPE绝缘层的电导率与厚度的关系；

所述的步骤3具体为：

设非线性电导率控制层的长度为l_m，d_m为非线性电导率控制层的厚度，d_m＝l_m*sinθ，θ是本体绝缘与恢复绝缘界面与内导体屏蔽层的夹角，令P＝(1/k₂-1)d₃，(k_σ-1)d₁+P＝(k_σ-1)d_m，k_σ是恢复绝缘电导率与本体绝缘电导率的比值，可根据公式(2)获得非线性电导率控制层与本体XLPE绝缘层以及恢复XLPE绝缘层的电导率与厚度的关系，

步骤4：非线性电导率控制层长度设计

选择非线性电导率控制层的厚度不变，通过改变非线性电导率控制层的长度，获取应力锥的最大场强和非线性电导率控制层最大场强随非线性电导率控制层长度的变化曲线，选取两条变化曲线的交点对应的长度作为非线性电导率控制层长度；

步骤5：非线性电导率控制层厚度设计

选择非线性电导率控制层的长度为步骤4确定的长度，且保持不变，通过改变非线性电导率控制层的厚度，获取应力锥的最大场强与控制层最大场强随非线性电导率控制层厚度的变化曲线，选取两条变化曲线的交点对应的厚度作为非线性电导率控制层的厚度；

步骤6：根据步骤4获得长度和步骤5获得的厚度，引入非线性电导率控制层，实现XLPE电缆工厂接头应力锥场强集中的优化。

2.根据权利要求1所述的优化XLPE电缆工厂接头应力锥场强集中的方法，其特征在于所述的步骤4中，应力锥的最大场强是指本体XLPE绝缘层的最大场强E_1max和恢复XLPE绝缘层的最大场强E_2max二者的最大值。