基于非线性电导材料和COMSOL-MATLAB联合仿真的电缆接头场强分布优化研究

以110 kV电缆接头为例，提出采用非线性电导绝缘材料替代固定电导材料，实现材料参数关于空间的自匹配，进而实现对电缆接头局部高场强的抑制作用。仿真结果发现，应力锥采用非线性电导材料与采用固定电导时电缆接头场强分布几乎一致，而电缆绝缘采用非线性电导材料情况下对局部场强集中抑制效果较为明显。为获取最佳非线性参数，建立电缆接头COMSOL-MATLAB联合仿真模型，通过有限元仿真和数值计算结合的方法分析电缆接头内部场强分布随参数变化的情况，并基于遗传算法实现快速寻优。结果表明，当线性系数、非线性系数分别为3.850 1×10⁻¹²和3.209 6×10⁻⁶时效果最优，此时最大场强为5.931 5 kV/mm，对应的场强畸变因子为13.72%。选取合适的非线性电导材料作为电缆绝缘材料，对于均匀电缆接头内部场强有较好效果，为发展高电压等级电缆附件提供了思路。