[发明专利]基于有限元法的干式套管参数设计平台及设计方法

权利要求书

1.一种基于有限元法的干式套管参数设计平台，其特征在于：它包括干式套管类型参数设置模块(1)、有限元计算模块(2)、干式套管电容芯体参数判断模块(3)；

干式套管结构参数设置模块(1)用于根据干式套管的实际应用场合确定干式套管类型、干式套管芯子设计方法、干式套管芯子零层极板与末层极板长度和半径，以及干式套管芯子极板总层数，根据上述干式套管类型、干式套管芯子零层极板与末层极板长度和半径，以及干式套管芯子极板总层数利用选定的干式套管芯子设计方法计算干式套管结构参数；

所述有限元计算模块(2)用于利用有限元软件建立干式套管模型，将干式套管结构参数代入干式套管模型中进行材料性能定义以及网格划分，然后仿真计算得出干式套管芯子电场强度分布图、干式套管芯子电压分布图、干式套管芯子电容分布图、干式套管芯子分压比分布图、干式套管芯子径向电场强度及干式套管芯子轴向电场强度曲线图；

所述干式套管电容芯体参数判断模块(3)用于对干式套管芯子电场强度分布图、干式套管芯子电压分布图、干式套管芯子电容分布图、干式套管芯子分压比分布图、干式套管芯子径向电场强度及轴向电场强度曲线图进行分析，判断干式套管芯子电场强度分布图所反映的干式套管芯子电场强度分布、干式套管芯子电压分布图所反映的干式套管芯子电压分布、干式套管芯子电容分布图所反映的干式套管芯子电容分布、干式套管芯子分压比分布图所反映的干式套管芯子分压比分布、干式套管芯子径向电场强度曲线图反映的干式套管芯子径向电场强度、干式套管芯子轴向电场强度曲线图反映的干式套管芯子轴向电场强度是否满足干式套管电容芯体对应的设计要求。

2.根据权利要求1所述的基于有限元法的干式套管参数设计平台，其特征在于：它还包括干式套管电容芯体参数调整模块(4)，干式套管电容芯体参数调整模块(4)用于在干式套管电容芯体参数判断模块(3)判断出存在不满足干式套管电容芯体对应的设计要求时，控制干式套管结构参数设置模块(1)调整相应的干式套管结构参数，使得调整后的干式套管结构参数经过有限元计算后得到的干式套管芯子电场强度分布图所反映的干式套管芯子电场强度分布、干式套管芯子电压分布图所反映的干式套管芯子电压分布、干式套管芯子电容分布图所反映的干式套管芯子电容分布、干式套管芯子分压比分布图所反映的干式套管芯子分压比分布、干式套管芯子径向电场强度曲线图反映的干式套管芯子径向电场强度、干式套管芯子轴向电场强度曲线图反映的干式套管芯子轴向电场强度满足干式套管电容芯体对应的设计要求。

3.根据权利要求1所述的基于有限元法的干式套管参数设计平台，其特征在于：所述干式套管芯子设计方法包括等电容等台阶不等厚度法、不等电容不等台阶等厚度法、等裕度法。

4.根据权利要求1所述的基于有限元法的干式套管参数设计平台，其特征在于：所述有限元计算模块(2)通过后台调用有限元软件运行，进行仿真计算得出干式套管芯子电场强度分布图、干式套管芯子电压分布图、干式套管芯子电容分布图、干式套管芯子分压比分布图、干式套管芯子径向电场强度及干式套管芯子轴向电场强度曲线图。

5.根据权利要求1所述的基于有限元法的干式套管参数设计平台，其特征在于：所述干式套管类型包括变压器套管和穿墙套管。

6.根据权利要求1所述的基于有限元法的干式套管参数设计平台，其特征在于：所述干式套管结构参数包括干式套管电容芯体的各层极板的长度、半径和厚度以及上下两级极板差。

7.一种基于有限元法的干式套管参数设计方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：根据干式套管的实际应用场合确定干式套管类型、干式套管芯子设计方法、干式套管芯子零层极板与末层极板长度和半径，以及干式套管芯子极板总层数，根据上述干式套管类型、干式套管芯子零层极板与末层极板长度和半径，以及干式套管芯子极板总层数利用选定的干式套管芯子设计方法计算干式套管结构参数；

步骤2：利用有限元软件建立干式套管模型，将干式套管结构参数代入干式套管模型中进行材料性能定义以及网格划分，然后仿真计算得出干式套管芯子电场强度分布图、干式套管芯子电压分布图、干式套管芯子电容分布图、干式套管芯子分压比分布图、干式套管芯子径向电场强度及干式套管芯子轴向电场强度曲线图；

步骤3：对干式套管芯子电场强度分布图、干式套管芯子电压分布图、干式套管芯子电容分布图、干式套管芯子分压比分布图、干式套管芯子径向电场强度及轴向电场强度曲线图进行分析，判断干式套管芯子电场强度分布图所反映的干式套管芯子电场强度分布、干式套管芯子电压分布图所反映的干式套管芯子电压分布、干式套管芯子电容分布图所反映的干式套管芯子电容分布、干式套管芯子分压比分布图所反映的干式套管芯子分压比分布、干式套管芯子径向电场强度曲线图反映的干式套管芯子径向电场强度、干式套管芯子轴向电场强度曲线图反映的干式套管芯子轴向电场强度是否满足干式套管电容芯体对应的设计要求；

步骤4：判断出存在不满足干式套管电容芯体对应的设计要求时，调整相应的干式套管结构参数，使得调整后的干式套管结构参数经过有限元计算后得到的干式套管芯子电场强度分布图所反映的干式套管芯子电场强度分布、干式套管芯子电压分布图所反映的干式套管芯子电压分布、干式套管芯子电容分布图所反映的干式套管芯子电容分布、干式套管芯子分压比分布图所反映的干式套管芯子分压比分布、干式套管芯子径向电场强度曲线图反映的干式套管芯子径向电场强度、干式套管芯子轴向电场强度曲线图反映的干式套管芯子轴向电场强度满足干式套管电容芯体对应的设计要求。