臺灣博碩士論文加值系統

本文以25kV冷縮式電纜終端接頭元件為主要架構，使用有限元素分析法模擬(1)電應力緩解材料的厚度改變(2)電應力緩解材料的相對介電係數改變(3)不同的應力錐幾何尺寸(4)埋置接地電極時的電場與電位分布狀況。並依模擬結果提出最佳的電應力改善方式。所有模擬均使用COMSOL Multiphysics 軟體完成，COMSOL Multiphysics為一使用有限元素法的模擬軟體。
模擬結果顯示，電應力緩解材料厚度增加時，有助於降低電纜屏蔽末端之電場強度,材料的相對介電係數愈高，電場亦會隨之降低。應力錐長度增長或使用埋置接地電極方式均可降低電纜屏蔽末端之電場,但需注意埋置接地電極末端電場仍有集中現象以及電應力緩解材料本身的損失問題。

This thesis with cold-shrink 25kV cable terminal connector components as the main structure, used finite element analysis method to simulate the following situations (1) with different thickness of stress relief material (2) with different relative permittivity of stress relief material, (3) different geometries of the stress cone , (4) of a grounding embedded electrode to monitor effects of electrical stress grading. And in accordance with simulation results to take the best way to improve the electrical stress. All simulations completed by COMSOL Multiphysics , COMSOL Multiphysics is a finite element method simulation software.
Simulation results show that electrical stress relief material thickness increases will reduce the electric field strength on the end of cable shielding. The higher the relative permittivity, the lower the electric field will be . Increasing the length of the stress cone or using embedded electrode also can reduce the electric field on the end of cable shielding, but we should pay more attention to the end of the embedded grounding electrode which the electric field is still focused and considered the dielectric losses of the electrical stress relief material .

目 錄
摘 要 IV
Abstract V
誌 謝 VI
表目錄 X
圖目錄 XI
符號表 XIV
第一章 緒論 1
1.1 研究背景及目的 1
1.2 分析方法 2
1.3 論文章節概要 3
第二章 高壓電纜 4
2.1 電纜結構 4
2.2 電纜接頭的種類 15
2.3 電纜接頭電應力 18
2.4 25k V 電纜終端施工尺寸及注意事項 20
2.4.1 電纜終端施工尺寸 20
2.4.2 電纜接頭施工注意事項 21
第三章 有限元素分析法及模擬方式 24
3.1 有限元素法簡介 24
3.2 COMSOL 有限元素分析軟體 25
3.3 簡化解析的幾何 29
3.4 統御方程式的推導 31
3.4.1 介電質材料特性 31
3.4.2 電磁理論 33
3.4.3 準靜態，電-子午向電流統御方程式 35
3.5 建立模型 35
3.5.1 建模所需電纜資料 35
3.5.2 應用模式 36
3.5.3 統御域及邊界條件設定 38
第四章 模擬結果與分析 43
4.1 電纜剝除外半導體層後的電位與電場分布 43
4.2 冷縮式套管終端電位與電場分布 45
4.3 電纜屏蔽末端之電應力控制 48
4.3.1 電應力緩解材料厚度改變對電場分布的影響 48
4.3.2 電應力緩解材料介電係數改變對電場分布的影響 51
4.3.3 應力錐幾何尺寸對電場分布的影響 53
4.3.4 埋置電極對電場分布的影響 56
第五章 結論及未來研究方向 62
5.1 結論 62
5.2 未來研究方向 63

參考資料
[1] G.W. Chang, H.M. Huang, and G.G. Lai, ” A Study on
Controlling Electrical Stress of Underground Cable by
Semi-Conductive Shielding”, IEEE Power and Energy
Society, Volume 3, No.6-10, October 2002, Page(s):1874-
1878.
[2] 許肇棠，「電纜終端因施工不當造成之絕緣缺陷的改善方法」
，碩士論文，國立清華大學電機工程學系，民國九十五年。
[3] 鄭富雄，「25kV高壓電纜接頭之施工與事故分析及防範對
策」，中原大學電機工程學系碩士學位技術報告，民國九十二
年六月。
[4] 張文恭 黃明進「地下電纜電應力分佈與控制之研究」中正大學
電機工程研究所碩士學位論文 2002。
[5] 地下配電線路設計 台灣電力公司配電技術手冊（四）。
[6] S.V. Nikolajevic, N.M. Pekaric Nadj, R.M. Dimitrijevic
, and M. Djurovic, “Modeling of Cable Terminations
with Embedded Electrodes”, Conference Record of the
1996 IEEE International Symposium on, Volume 2,
No.16-19, June 1996, Page(s):703-706.
[7] S.V. Nikolajevic, N.M. Pekaric-Nad, and R.M.
Dimitrijevic, ”A New Concept In Construction of Cable
Terminations For Medium Voltages”, IEEE Transactions
on Power Delivery, Volume 13, No.3, July 1998, Page
(s):712-717.
[8] 高壓單芯交連PE電纜，台灣電力公司材料標準A043 (95-04)，
民國九十五年。
[9] M.Khalifa,”High-voltage Theory and Practice,”Marcel
Dekker,Inc,1990.
[10] 3M QT-II 冷縮式屋內型電纜終端處理頭施工說明書。
[11] P.N. Nelson and H.C. Hervig, “High Dielectric
Constant Materials For Primary Voltage Cable
Terminations”, IEEE Transactions on Power Apparatus
and Systems, Volume: PAS-103, No.11, November 1984,
page(s): 3211-3216.
[12] 黃昌圳，有限元素法在電機工程的應用，全華科技，民國九十
四年十月。
[13]“COMSOL 3.5 AC/DC Module User’s Guide”, COMSOL AB.,
September 2008.
[14] 張維群編著，「電磁學」， 全威圖書股份有限公司，民國九
十四年（三版）。
[15] 3M Quick Term Ⅱ 5630K and 5690K Series Silicone
Rubber Terminatio Kits 15kV 34.5kV Data Sheet.
[16]“COMSOL 3.5 Reference Guide”, COMSOL AB., September
2008.
[17] 許銘恭， 「以有限元素分析法作接地棒之效能分析」，碩士
論文，國立成功大學電機工程學系專班，民國九十四年。
[18]“COMSOL 3.5 Electromagnetics Module User’s Guide”,
COMSOL AB., September 2008.
[19] 預鑄型高壓電纜終端接頭及配件，台灣電力公司材料標準A008
(95-08)，民國九十五年。
[20] 預張式高壓電纜終端接頭，台灣電力公司材料標準E056
(95-08)，民國九十五年。