一種35kV屏蔽型可分離連接器及其設計方法技術

本發明專利技術的一個技術方案是提供了一種35kV屏蔽型可分離連接器的設計方法。本發明專利技術的另一個技術方案是提供了一種35kV屏蔽型可分離連接器，采用上述的方法設計得到，其特征在于，包括主體以及設于主體內的兩個應力錐組件；應力錐組件包括絕緣組件以及位于絕緣組件上、下兩端的上半導電組件以及下半導電組件；絕緣組件采用三元乙丙橡膠制成。本發明專利技術提供的一種35kV屏蔽型可分離連接器采用屏蔽層、絕緣層和外屏蔽層的三層結構以及應力錐組件構成整體，在設計上通過有限元仿真設計及優化，將產品結構調整至最優狀態，提高產品整體性能。提高產品整體性能。提高產品整體性能。

【技術實現步驟摘要】
一種35kV屏蔽型可分離連接器及其設計方法


[0001]本專利技術涉及一種35kV屏蔽型可分離連接器，以及該35kV屏蔽型可分離連接器的設計方法。

技術介紹

[0002]35kV屏蔽型可分離連接器可以實現單相或三相絕緣電纜直接和開關柜的進出線套管、電纜分支箱的穿墻套管連接，為開關柜和電纜分支箱提供全絕緣的安全線路，在電網中使用廣泛。35kV屏蔽型可分離連接器通常連接電纜和設備套管的金屬件是有外包處理的，并對電場分布狀態予以了全面考慮，主體絕緣內部以及外部均設置了半導體電屏蔽層，從而有效回避了諸如導體連接處電場畸變、電纜絕緣軸向收縮以及切割電纜絕緣反應力錐等難題。現有的35kV屏蔽型可分離連接器通常包括外屏蔽層、中間絕緣層、內屏蔽層、雙頭螺栓、絕緣塞及其塞蓋、容性測試點、接地孔、壓接端子以及電纜適配器等部件。
[0003]目前，國內制造35kV屏蔽型可分離連接器的公司多以仿制為主，無法達到產品革新的要求。國內具有自主研發能力的相關企業對于35kV可分離連接器分析與設計都停留在較低仿真階段，并未從系統分析的角度去考慮產品的設計開發。例如于2013年11月20日公開的、公開號為CN102142623 B的中國專利技術專利僅公開了35kV屏蔽型可分離連接器及采用該35kV屏蔽型可分離連接器的擴展方法，并未涉及該35kV屏蔽型可分離連接器的設計方法。

技術實現思路

[0004]本專利技術的目的是：從材料、電磁、結構、溫度場耦合的角度去系統地研究35kV屏蔽型可分離連接器的產品設計開發原理，以提升產品的使用性能與市場競爭力。
[0005]為了達到上述目的，本專利技術的一個技術方案是提供了一種35kV屏蔽型可分離連接器的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0006]步驟1、選用三元乙丙橡膠作為制作35kV屏蔽型可分離連接器的原材料；
[0007]步驟2、根據三元乙丙橡膠材料彈性模量值，建立35kV屏蔽型可分離連接器三維仿真模型，通過界面壓力仿真計算，合理選擇過盈量范圍；
[0008]步驟3、通過橡膠/XLPE雙層介質界面擊穿特性試驗，提出界面壓力與界面擊穿場強的關系，指導電場優化設計；
[0009]步驟4、根據時
?
溫等效原理，研究35kV屏蔽型可分離連接器絕緣的永久形變率和使用壽命的關系；
[0010]步驟5、根據三元乙丙橡膠材料介電性能測量結果，基于ANSYS電場仿真軟件，建立三維仿真模型，得出35kV屏蔽型可分離連接器最佳電場優化后的結構設計方案；
[0011]步驟6、建立三維仿真模型，研究界面缺陷存在時對35kV屏蔽型可分離連接器界面電場分布的影響，核實并改進電場優化結構；
[0012]步驟7、根據彈塑性力學方程，研究35kV屏蔽型可分離連接器擴張形變規律；
[0013]步驟8、設計35kV屏蔽型可分離連接器的應力錐組件、內外屏蔽結構，優化電場分布；
[0014]步驟9、進行產品開模及試模，完成公司內驗證試驗后，進行型式試驗。
[0015]優選地，步驟2中，對于400mm2截面電纜，確定：35kV屏蔽型可分離連接器中所采用的應力錐組件與電纜絕緣之間的參考過盈量為1.3mm；應力錐組件與35kV屏蔽型可分離連接器的本體之間的參考過盈量為1.4mm。
[0016]優選地，步驟3中，對于400mm2截面電纜，35kV屏蔽型可分離連接器的本體的最大電場為3.5kV/mm，位于35kV屏蔽型可分離連接器的內屏蔽管過渡圓弧處；電纜絕緣上的最大電場為4.73k V/mm，位于應力錐組件根部與電纜絕緣的交界面上；電纜絕緣與應力錐組件交界面的最大切向場強為
?
0.57kV/mm，位置與電纜絕緣最大電場相同。
[0017]優選地，步驟5中，對工作電壓45kV和耐壓電壓117kV電壓下的35kV屏蔽型可分離連接器電場強度分布進行計算，同時還分析了三元乙丙橡膠熱處理與否對連接器電場分布的影響，計算結果表明：
[0018]工作電壓下，35kV屏蔽型可分離連接器內部最大電場強度為4.9kV/mm左右，位于應力錐組件與電纜絕緣的交界面上，其值遠小于絕緣擊穿場強；
[0019]工作電壓下，界面軸向電場的最大值位于底部應力錐組件端部，但值仍小于規定的最大軸向電場值2kV/mm，35kV屏蔽型可分離連接器在最大工作電壓下可以安全運行；
[0020]耐壓試驗電壓下，35kV屏蔽型可分離連接器內部最大電場強度值為12.9kV/mm左右，位于交聯聚乙烯層，其值仍小于絕緣擊穿場強；
[0021]耐壓試驗電壓下，界面軸向電場的最大值位于底部應力錐組件端部，以及35kV屏蔽型可分離連接器的內屏蔽與絕緣界面，且均大于最大軸向電場值2kV/mm，35kV屏蔽型可分離連接器在試驗電壓下運行時，這些部位可能會發生界面放電；
[0022]對比三元乙丙橡膠材料熱處理與否對電場強度的影響可知，在熱處理后的橡膠材料作用下，各部分電場強度比未處理的材料作用時低，三元橡膠熱處理有助于降低35kV屏蔽型可分離連接器內部電場強度。
[0023]本專利技術的另一個技術方案是提供了一種35kV屏蔽型可分離連接器，采用上述的方法設計得到，其特征在于，包括主體以及設于主體內的兩個應力錐組件；
[0024]主體包括T型結構的前插件以及T型結構的后插件，前插件的水平部分與后插件的水平部分相接，構成主體的水平部分，用于插入開關柜套管；前插件以及后插件的豎直部分分別用于插入兩根電纜導體；
[0025]前插件包括前插件主絕緣、位于前插件主絕緣外的前插件外屏蔽以及位于前插件主絕緣豎直部分內的前插件內屏蔽；開關柜套管自前插件外屏蔽水平部分的一側插入主體的水平部分內，前插件外屏蔽水平部分的另一側與后插件的水平部分的一側相接；
[0026]后插件包括后插件主絕緣、位于后插件主絕緣外的后插件外屏蔽、位于后插件主絕緣豎直部分內的后插件內屏蔽以及后插件屏蔽管；后插件主絕緣的水平部分與前插件主絕緣的水平部分相接；后插件外屏蔽水平部分的一側與前插件外屏蔽水平部分的另一側相接；
[0027]主體的水平部分內設有前后插連接銅管；前后插連接銅管外套設有后插件屏蔽管；前后插連接銅管的兩側分別設有銅端子一以及銅端子二；銅端子一被連接固定在前后
插連接銅管與開關柜套管之間；銅端子二被連接固定在前后插連接銅管與絕緣堵頭之間；絕緣堵頭位于后插件內屏蔽水平部分的另一側端部內；絕緣堵頭上安裝封帽，由封帽將后插件內屏蔽水平部分的另一側端口封閉；
[0028]銅端子一以及銅端子二的上端部位于前后插連接銅管的兩側，其主體部分分別位于前插件內屏蔽及后插件內屏蔽內；前插件內屏蔽及后插件內屏蔽的上端與后插件屏蔽管連接固定，下端分別與兩個應力錐組件的上端相接；兩根電纜導體分別穿過兩個應力錐組件后，與銅端子一以及銅端子二連接；
[0029]應力錐組件包括絕緣組件以及位于絕緣組件上、下兩端的上半導電組件以及下半導電組件；絕緣組件采用三元乙丙橡膠制成；本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種35kV屏蔽型可分離連接器的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、選用三元乙丙橡膠作為制作35kV屏蔽型可分離連接器的原材料；步驟2、根據三元乙丙橡膠材料彈性模量值，建立35kV屏蔽型可分離連接器三維仿真模型，通過界面壓力仿真計算，合理選擇過盈量范圍；步驟3、通過橡膠/XLPE雙層介質界面擊穿特性試驗，提出界面壓力與界面擊穿場強的關系，指導電場優化設計；步驟4、根據時
?
溫等效原理，研究35kV屏蔽型可分離連接器絕緣的永久形變率和使用壽命的關系；步驟5、根據三元乙丙橡膠材料介電性能測量結果，基于ANSYS電場仿真軟件，建立三維仿真模型，得出35kV屏蔽型可分離連接器最佳電場優化后的結構設計方案；步驟6、建立三維仿真模型，研究界面缺陷存在時對35kV屏蔽型可分離連接器界面電場分布的影響，核實并改進電場優化結構；步驟7、根據彈塑性力學方程，研究35kV屏蔽型可分離連接器擴張形變規律，根據材料特性和力學形變公式，將擴張后的連接器最優電場結構進行撤力結構恢復到生產尺寸；步驟8、設計35kV屏蔽型可分離連接器的應力錐組件、內外屏蔽結構，優化電場分布；步驟9、進行產品開模及試模，完成公司內驗證試驗后，進行型式試驗。2.如權利要求1所述的一種35kV屏蔽型可分離連接器的設計方法，其特征在于，步驟2中，對于400mm2截面電纜，確定：35kV屏蔽型可分離連接器中所采用的應力錐組件與電纜絕緣之間的參考過盈量為1.3mm；應力錐組件與35kV屏蔽型可分離連接器的本體之間的參考過盈量為1.4mm。3.如權利要求1所述的一種35kV屏蔽型可分離連接器的設計方法，其特征在于，步驟3中，對于400mm2截面電纜，35kV屏蔽型可分離連接器的本體的最大電場為3.5kV/mm，位于35kV屏蔽型可分離連接器的內屏蔽過渡圓弧處；電纜絕緣上的最大電場為4.73k V/mm，位于應力錐組件根部與電纜絕緣的交界面上；電纜絕緣與應力錐組件交界面的最大切向場強為
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0.57kV/mm，位置與電纜絕緣最大電場相同。4.如權利要求1所述的一種35kV屏蔽型可分離連接器的設計方法，其特征在于，步驟5中，對工作電壓45kV和耐壓電壓117kV電壓下的35kV屏蔽型可分離連接器電場強度分布進行計算，同時還分析了三元乙丙橡膠熱處理與否對連接器電場分布的影響，計算結果表明：工作電壓下，35kV屏蔽型可分離連接器內部最大電場強度為4.9kV/mm左右，位于應力錐組件與電纜絕緣的交界面上，其值遠小于絕緣擊穿場強；工作電壓下，界面軸向電場的最大值位于底部應力錐組件端部，但值仍小于規定的最大軸向電場值2kV/mm，35kV屏蔽型可分離連接器在最大工作電壓下可以安全運行；耐壓試驗電壓下，35kV屏蔽型可分離連接器內部最大電場強度值為12.9kV/mm左右，位于交聯聚乙烯層，其值仍小于絕緣擊穿場強；耐壓試驗電壓下，界面軸向電場的最大值位于底部應力錐組件端部，以及35...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柳松，陸曉波，范永生，孫琦淼，董邦偉，倪敏，
申請(專利權)人：上海捷錦電力新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：