高壓直流電纜接頭模注過程及電場分布研究.pdf

1、大長度交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜的技術(shù)難點(diǎn)是相連接頭的設(shè)計(jì)與制造。相比于整體預(yù)制式電纜接頭，模塑式軟接頭的填充絕緣與本體絕緣材料相同，不存在活動(dòng)界面和復(fù)合結(jié)構(gòu)，因此具有更強(qiáng)的電氣穩(wěn)定性。但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，模塑式軟接頭的故障主要由內(nèi)部缺陷引發(fā)。通常認(rèn)為，絕緣屏蔽恢復(fù)處理不光滑會(huì)引入缺陷，而在擠塑過程中熔體的流動(dòng)過程是否會(huì)產(chǎn)生局部氣隙同樣是電纜行業(yè)普遍關(guān)注的問題。由于軟接頭制作采用的模具是封閉容器，因此觀察熔體在其內(nèi)部的流動(dòng)形態(tài)較為困難。除此

2、之外，隨著電網(wǎng)容量的升級和電纜絕緣材料的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了將傳統(tǒng)浸漬紙絕緣電纜與交聯(lián)聚乙烯直流電纜進(jìn)行連接的實(shí)際需求，而用于這兩種不同絕緣材料電纜的復(fù)合接頭還亟待研究和開發(fā)。
　　本研究利用Polyflow流體仿真軟件模擬軟接頭擠塑制作時(shí)聚乙烯的流動(dòng)過程，分析熔體在流道中流動(dòng)時(shí)可能形成氣泡的情況，同時(shí)利用設(shè)計(jì)搭建的可視化模注實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行擠塑實(shí)驗(yàn)，實(shí)際注塑和數(shù)值仿真的結(jié)果共同顯示了流動(dòng)過程中存在殘留氣泡的情況，采用本研究中可視化模注平

3、臺(tái)聯(lián)合Polyflow流體仿真的實(shí)驗(yàn)方法可為軟接頭實(shí)際生產(chǎn)模具的改進(jìn)提供可借鑒的研究方案，提高軟接頭的產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。利用COMSOL Multiphysics多物理場耦合軟件耦合溫度場計(jì)算了不同溫度梯度下硅橡膠整體預(yù)制式電纜接頭的電場分布。結(jié)果表明:隨著溫度的升高，接頭應(yīng)力錐根部硅橡膠側(cè)的場強(qiáng)較為集中。通過仿真發(fā)現(xiàn)，當(dāng)模塑式軟接頭內(nèi)部絕緣界面含有凸起、凹陷或氣泡缺陷時(shí)會(huì)導(dǎo)致其電場發(fā)生畸變，繼而引發(fā)絕緣局部放電造成擊穿。而在絕緣外屏蔽

4、恢復(fù)根部，增厚絕緣向本體絕緣過渡區(qū)過短也會(huì)產(chǎn)生該區(qū)域電場集中。對于連接粘性浸漬紙絕緣直流電纜和交聯(lián)聚乙烯直流電纜的復(fù)合絕緣接頭，仿真分析了分別采用粘性浸漬紙和聚四氟乙烯帶作為增繞絕緣的復(fù)合接頭的直流穩(wěn)態(tài)電場分布。結(jié)果顯示:增繞絕緣選取電導(dǎo)率略低于工廠絕緣的材料，可明顯改善應(yīng)力錐根部的電場分布。從電場均化的角度考慮，采用粘性浸漬紙絕緣做增繞絕緣比采用聚四氟乙烯做增繞絕緣更具優(yōu)勢，而考慮到正常工作溫度下選用兩種材料效果差別不大以及聚四氟乙烯