硕士论文-宫瑞磊

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电缆终端的质量直接影响到电力系统供电的可靠性。电缆终端的电场分布不均匀是造成电缆终端击穿、电缆发生故障的直接原因，因此，工程上采用各种方法改善终端的电场分布，包括终端使用应力锥，增绕绝缘和半导电材料等。目前，利用非线性半导电材料来均匀电缆终端电场分布的方法成为新的研究热点。
本文首先基于变分原理和 法推导了电场时域有限元方程和热场有限元方程，编制了相应的有限元计算程序，并分别用商业化有限元软件Integrated Engineering Software和有解析解的轴对称电缆的温度分布场验证了各自有限元程序的正确性。然后又引进了响应表面优化方法，并将其成功地与有限元方法相结合，完成了对电缆终端材料和结构的参数优化。响应表面优化方法是对优化设计区域中按照某种试验设计得到的离散点进行计算，然后根据计算结果，构建优化区域上的近似函数，进而求取最优结果的-种方法。实例证明响应表面优化方法有较高的精度，并且具有优化需要的时间短，工作量小等特点。
最后，利用响应表面优化方法和有限元方法分别对含线性及非线性应力管的电缆终端进行了材料和结构的参数优化。含线性应力管的电缆终端的优化结果表明，优化后的电缆终端电场分布更加均匀，终端的体积明显减蝎优化后的含线性应力管的电缆终端中的线性应力管替换为非线性应力管，改变非线性应力管的初始电阻率和非线性指数进行了终端损耗最小的优化，优化的结果表明，终端损耗明显减少，终端中不同区域的温度也都有不同程度地降低。这表明利用响应表面法和有限元相结合的优化方法对电缆终端的设计是有指导意义的。