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高壓電纜附件的設(shè)計是一項涉及電氣、機械、材料和熱力學(xué)四方面的復(fù)雜過程,只有經(jīng)過周密、精確的電、力、熱的復(fù)合場設(shè)計,才能將因生產(chǎn)環(huán)節(jié)導(dǎo)致的故障率降至最低。因此針對高壓電纜附件用預(yù)制或冷縮型附件設(shè)計環(huán)節(jié)中的幾個關(guān)鍵問題,從電學(xué)性能、力學(xué)性能、松弛特性、擴張形變和電場優(yōu)化等幾個方面出發(fā),提出橡膠材料彈性模量越高,界面壓力越大,附件所需擴張率越低;溫度越高,伸長率越大,橡膠材料的應(yīng)力松弛速度越快;電纜附件撐開時,從內(nèi)側(cè)到外側(cè)發(fā)生非線性位移,內(nèi)側(cè)大而外側(cè)小,根據(jù)彈塑性力學(xué)理論,建立電纜附件的厚壁圓筒力學(xué)形變方程,可將電纜附件擴展后的電場優(yōu)化尺寸成功恢復(fù)到廠家生產(chǎn)尺寸;最后給出合理設(shè)計電纜附件生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的方法和思路。該研究方法有望用于指導(dǎo)我國高壓交、直流預(yù)制/冷縮型電纜附件的材料選型和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。 鋁管是剛形體，而實際塑性電纜是彈性體，測量結(jié)果不具備可比性。或采用在電纜附件與電纜本體間界面預(yù)置傳感器[15]的方法測量界面壓力，但傳感器植入困難，同時會造成界面絕緣損壞等。本文針對待選定的幾種附件用橡膠材料和電纜用交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣料，通過實際測量其力學(xué)特性（彈性模量），

轉(zhuǎn)載中國知網(wǎng)整理! www.suoguanjixie.name高壓電纜附件設(shè)計-數(shù)控滾圓機滾弧機折彎機張家港鋼管滾圓機滾弧機縮管機利用ANSYS軟件建立電纜接頭安裝后力學(xué)仿真模型，定量分析電纜附件彈性模量、界面壓力與擴張形變率之間的關(guān)系。詳細的界面應(yīng)力分布仿真計算過程參見文獻[16]。圖1為仿真計算得到不同彈性模量的硅橡膠絕緣的15kV電纜附件（附件主絕緣厚10mm）套接于15kV交流電纜（導(dǎo)體截面400mm2，電纜絕緣厚4.5mm）后，附件單邊過盈量與相應(yīng)的界面壓力值關(guān)系。由圖1可見，附件單邊過盈量或彈性模量越高，界面壓力越大。同時由過盈量值計算得出附件內(nèi)側(cè)擴張率，見表1。由上述分析可知，硅橡膠彈性模量越大，較小的過盈量有助于降低附件的擴張形變率。但較高的彈性模量會造成電纜附件安裝困難，甚至造成附件內(nèi)絕緣或半導(dǎo)電層撕裂。為確保界面長期運行的抱緊力，附件內(nèi)側(cè)安裝擴張率一般要求在120%~150%范圍[13]。擴張率越高界面壓力越大，但彈性材料的應(yīng)力松弛速度也越快[17]。因此，為確保電纜與附件絕緣界面30年的可靠面壓，則需研究電纜附件用橡膠絕緣在長期運行中的應(yīng)力松弛現(xiàn)象，從而指導(dǎo)電纜附件用橡膠絕緣彈性模量，即附件內(nèi)側(cè)擴張率的合理選擇。圖1不同彈性模量時電纜附件面壓力與單邊過盈量的關(guān)系高壓電纜附件設(shè)計-數(shù)控滾圓機滾弧機折彎機張家港鋼管滾圓機滾弧機縮管機 轉(zhuǎn)載中國知網(wǎng)整理! www.suoguanjixie.name