Details

Данная работа посвящена проектированию и оптимизации концевых муфт для высоковольтных кабелей постоянного тока 400 кВ с изоляцией из этиленпропиленовой резины. В ходе работы были выполнены следующие задачи: 1. Анализ существующих конструкций концевых муфт для классов напряжения 110 кВ и выше, рассмотрены особенности работы при постоянном напряжении. 2. Исследование диэлектрических материалов, применяемых в концевых муфтах, и их свойств, а также способов модернизации. 3. Численное моделирование распределения электрического поля в нескольких вариантах конструкций муфт с использованием программного комплекса COMSOL Multiphysics. 4. Анализ полученных данных, оценка эффективности геометрической оптимизации стресс-конуса и применения резистивных нелинейных материалов. Результатами работы можно считать обоснование выбора оптимальных геометрических параметров стресс-конуса (длина, кривизна, угол) и электрических характеристик материалов (сопротивление и относительная диэлектрическая проницаемость), позволяющих снизить максимальную напряжённость электрического поля до 15 кВ/мм, что обеспечивает надёжную работу изоляции в установившихся и переходных режимах.

This thesis focuses on the design and optimization of termination joints for 400 kV high-voltage DC cables with ethylene propylene rubber insulation. During the work, the following tasks were completed: 1. Analysis of existing termination designs for voltage classes of 110 kV and above, consideration of operating features under direct voltage. 2. Investigation of dielectric materials used in terminations, their properties, and modernization options. 3. Numerical simulation of the electric field distribution in several termination designs using COMSOL Multiphysics software. 4. Analysis of the obtained data, evaluation of the effectiveness of geometric optimization of the stress cone and the application of resistive nonlinear materials. The results of this work include a justification for the selection of optimal geometric parameters for the stress cone (length, curvature, angle) and electrical characteristics of the materials (resistance and relative permittivity), which reduce the maximum electric field strength to 15 kV/mm, ensuring reliable insulation operation in steady-state and transient conditions.