高压电缆终端疲劳特性研究

论文摘要

电能可以实现一切形式能源的相互转换,已成为应用最广泛的能源。由于我国地域较广,而电力负荷不均衡,需要大范围的高压输电网络进行电力传输。在高压电网组成部分中,高压电缆终端是比较薄弱的环节,其力学特性,特别是疲劳特性对高压电网的稳定性起到十分重要的作用。本文针对高压电缆终端的疲劳特性采用理论分析、实验测试和数值计算的方法进行了研究,主要工作如下:针对橡胶预制应力锥式高压电缆终端结构的技术特点,提出采用实验测试与数值模拟相结合的研究方法,对高压电缆终端疲劳特性进行分析。对高压电缆终端橡胶预制应力锥的两种材料:绝缘橡胶材料和半导电橡胶材料进行了拉伸疲劳实验,得到了两种材料的疲劳特性参数,并拟合了两种材料的疲劳基本参数S ? N曲线。建立了橡胶预制应力锥的三维有限元模型,进行了有限元疲劳分析,对数值模拟结果与实验结果进行了比较,验证了有限元数值模拟的有效性。建立了高压电缆终端整体三维有限元模型,进行了初始安装工况力场有限元数值模拟分析及工作状态下力-电-热场有限元数值模拟分析,得到了高压电缆终端应力分布结果。比较了初始安装和220 kV两种工况下数值模拟结果与现场实验结果,验证了有限元模型的可靠性和准确性。结合疲劳实验对高压电缆终端进行了疲劳分析,结果表明,在高压电缆终端橡胶预制应力锥两种材料拼接处为最易疲劳破坏点,橡胶预制应力锥式高压电缆终端能满足50年工作期限要求。进行了高压电缆终端新型金具受力情况的理论计算和有限元数值模拟分析,比较表明两种结果很好符合,通过疲劳特性研究,表明新型金具对高压电缆终端整体疲劳特性没有显著影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 高压电缆终端疲劳特性研究的重要性
• 1.2 国内外高压电缆终端疲劳特性研究进展
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 高压电缆终端疲劳特性研究方法与材料实验
• 2.1 引言
• 2.2 高压电缆终端疲劳特性研究方法
• 2.3 材料疲劳特性基本理论
• 2.4 应力锥橡胶材料疲劳实验方案
• 2.5 应力锥橡胶材料疲劳实验结果分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 橡胶应力锥疲劳特性分析
• 3.1 引言
• 3.2 有限元疲劳分析基本理论
• 3.3 应力锥橡胶材料疲劳特性分析
• 3.4 橡胶应力锥整体疲劳特性分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 高压电缆终端疲劳特性分析
• 4.1 引言
• 4.2 力-电-热场有限元分析基本理论
• 4.3 高压电缆终端整体疲劳特性数值模拟
• 4.4 高压电缆终端整体数值模拟结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 新型高压电缆终端疲劳特性分析
• 5.1 引言
• 5.2 高压电缆终端新型金具应力分析
• 5.3 高压电缆终端新型金具对疲劳特性的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间完成的论文
• 作者在攻读硕士学位期间参与的课题
• 致谢