硕士论文-刘乐
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- 许多典型的电气设备端部，如电缆端部和电机线棒端部，都存在套管型电场集中问题，这将加速绝缘材料的老化，引起局部放电，直接影响运行的可靠性。因此，工程上常采用各种方法改善其电场分布。目前，利用非线性电阻材料和高介电常数材料均匀电场分布的方法成为一个新的研究热点，这些材料参数的选取和绝缘结构的形式与尺寸对电场的均匀性影响很大。
本文采用多种优化方法进行套管型电场的优化。首先，为了减少优化中电场的有限元计算次数，采用了响应表面法拟合设计变量与目标函数及约束条件之间的近似显式函数表达式，并成功地与有限元方法相结合。然后，引入了动态最小二乘法减小传统响应表面法的拟合误差，实例证明动态最小二乘法可获得更高的拟合精度。在此基础上，分别采用共轭梯度法、遗传算法和粒子群算法，根据构建的响应表面模型对三个经典测试函数进行优化，分析并比较优化结果，从优化精度和收敛速度两方面测试了三种优化方法的效果。
最后，利用响应表面法、上述三种优化方法及ANSYS软件的二次开发功能，对二维含非线性应力管的电缆终端进行了材料和结构的参数优化。结果表明，电缆终端经过优化后体积大大减小，电场分布得到了均匀化，设备运行的可靠性进一步提高。同时三种优化算法的结果表明，粒子群算法能获得较好的最优解，具有较高的运算效率。对三维过渡型三相电缆接头进行有限元计算并分析了其电场分布，通过合理地选取材料参数和结构尺寸，使较集中的电场趋于均匀化，避免了场强突增的出现。
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