CN110176744B - 高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统。本发明提供的高压电缆接头金属防爆装置包括：中间壳体、折线形端头部、壳体法兰和端头法兰。中间壳体位于两个所述折线形端头部之间，中间壳体与每一折线形端头部之间依次设置有壳体法兰和所述端头法兰，壳体法兰和端头法兰对接使中间壳体和折线形端头部密封连接，防爆装置的加工工艺简单，实施成本低。本发明还提供了端头部参数的确定方法及系统，通过优化折线部的弯曲角度，折线端头部和中间壳体连接处的法兰厚度和宽度，能够达到均衡内部应力分布的目的，提高装置的防爆性能。

Description

高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统与设备领域，特别是涉及一种高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统。

背景技术

电力电缆长期运行在高电压、大电流下，有可能因过载、绝缘老化以及接头故障等原因导致电缆附件绝缘诸多薄弱环节和缺陷的存在，若这些部位在高电压下出现高场强，极易引发局部放电的发生。局部放电会使绝缘介质被分解，并产生具有导电性的碳粒痕迹。当发生绝缘电弧击穿时，电缆导体瞬间对地短路将在绝缘击穿通道内释放巨大能量，最终导致电缆接头的绝缘介质烧毁、爆炸事故发生。当爆炸发生产生的巨大能量迅速释放，产生的冲击波或爆炸碎片对周围人及建筑装置存在巨大安全隐患。因而，需要在高压电缆接头处加装防爆装置以避免电缆接头爆炸而引起的二次伤害。

目前，市场上已开发一系列的金属型电缆接头防爆装置，以降低此爆炸事故带来的危害。由于金属型防爆装置端头处需要收缩以匹配电缆接头，因此在防爆装置端头部位存在内部压力不均衡的问题。当电缆接头发生爆炸时，巨大的电弧能量冲击防爆装置内壁，对内部产生的冲击力的分布将在端头部位产生畸变，造成端头部位某些点位承受的冲击应力远大于其他部位，使得端头部位更容易被炸裂。因而，需要对防爆装置端头部位形状进行合理的设计，以均衡爆炸时装置内部的冲击应力。

已有专利技术对金属型高压电缆接头防爆装置的端头部位结构进行优化，采用了一定的弯曲弧度以均衡内部气体压力分布。但是，针对端头部位的弧度设计在实际加工过程中的加工难度大，前期设计及制造成本较高，可行性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统，防爆装置的加工工艺简单，实施成本低，能够达到均衡内部应力分布的目的，从而提高装置的防爆性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高压电缆接头金属防爆装置，所述防爆装置包括：中间壳体、折线形端头部、壳体法兰和端头法兰；其中，

所述中间壳体位于两个所述折线形端头部之间，所述中间壳体与每一所述折线形端头部之间依次设置有所述壳体法兰和所述端头法兰，所述壳体法兰和所述端头法兰对接使所述中间壳体和所述折线形端头部密封连接。

可选的，所述防爆装置还包括连接螺栓，所述壳体法兰和所述端头法兰通过所述连接螺栓对接。

一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定方法，所述方法用于所述的防爆装置，所述方法包括：

利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，基于三层迭代算法得到不同时刻、不同端部结构的金属防爆腔体内部承受的应力值；

计算不同弯曲角度和不同法兰尺寸下防爆装置内壁承受的应力，得出折线形端头部和中间壳体各连接点的最大应力值，所述法兰尺寸包括壳体法兰厚度、壳体法兰宽度、端头法兰厚度和端头法兰宽度；

根据不同弯曲角度和不同法兰尺寸下各连接点的最大应力值确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度和法兰尺寸。

可选的，确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度的具体方法包括：

计算相同电弧能量下不同弯曲角度的折线形端头部在第一连接点处的最大应力值，获得弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的关系图，所述第一连接点为所述折线形端头部的折线部与电缆穿设部的连接点；

对弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的关系图进行数据拟合，得到弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的函数关系式；

对所述函数关系式进行求导，将导数最小值对应的弯曲角度记为最优弯曲角度。

可选的，确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的法兰尺寸的具体方法包括：

仿真计算法兰厚度为15-20mm，法兰宽度为40-50mm时，第二连接点处的应力值和防爆装置内壁承受的平均应力值，所述第二连接点为所述折线形端头部的折线部与端头法兰的连接点；

根据应力畸变系数最小值对应的法兰厚度和法兰宽度确定最优法兰尺寸，所述应力畸变系数为第二连接点处的应力值与防爆装置内壁承受的平均应力值的比值。

可选的，最优法兰尺寸对应的第二连接点在模拟爆炸能量下的应力值小于折线形端头部的材料断裂应力，所述模拟爆炸能量为实际电缆接头发生爆炸时产生的能量。

可选的，最优法兰尺寸对应的应力畸变系数小于2。

一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定系统，所述系统用于所述的防爆装置，所述系统包括：

腔体应力计算模块，用于利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，基于三层迭代算法得到不同时刻、不同端部结构的金属防爆腔体内部承受的应力值；

连接点最大应力计算模块，用于计算不同弯曲角度和不同法兰尺寸下防爆装置内壁承受的应力，得出折线形端头部和中间壳体各连接点的最大应力值，所述法兰尺寸包括壳体法兰厚度、壳体法兰宽度、端头法兰厚度和端头法兰宽度；

参数确定模块，用于根据不同弯曲角度和不同法兰尺寸下各连接点的最大应力值确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度和法兰尺寸。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的高压电缆接头金属防爆装置包括：中间壳体、折线形端头部、壳体法兰和端头法兰。中间壳体位于两个所述折线形端头部之间，中间壳体与每一折线形端头部之间依次设置有壳体法兰和所述端头法兰，壳体法兰和端头法兰对接使中间壳体和折线形端头部密封连接，防爆装置的加工工艺简单，实施成本低。本发明还提供了端头部参数的确定方法及系统，通过优化折线部的弯曲角度，折线端头部和中间壳体连接处的法兰厚度和宽度，能够达到均衡内部应力分布的目的，提高装置的防爆性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种高压电缆接头金属防爆装置的折线形端头部连接点的局部示意图；

图2为本发明实施例2提供的一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定方法的流程图；

图3为本发明实施例3提供的一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定系统的结构框图；

图4为本发明提供的多物理场耦合的耦合作用关系图；

图5为本发明提供的防爆装置应力最大值分布图；

图6为本发明提供的应力分布对比图；

图7为本发明提供的第一连接点处不同夹角的应力变化曲线图；

图8为本发明提供的端头部位至壳体连接处的应力分布。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统，防爆装置的加工工艺简单，实施成本低，能够达到均衡内部应力分布的目的，从而提高装置的防爆性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

图1为本发明实施例1提供的一种高压电缆接头金属防爆装置的折线形端头部连接点的局部示意图。如图1所示，高压电缆接头金属防爆装置包括：中间壳体1、折线形端头部2、壳体法兰3和端头法兰4。所述中间壳体为圆柱形壳体，位于两个所述折线形端头部2之间，所述中间壳体1与每一所述折线形端头部2之间依次设置有所述壳体法兰3和所述端头法兰4，所述壳体法兰3和所述端头法兰4对接使所述中间壳体1和所述折线形端头部2密封连接。本实施例中，所述折线形端头部2包括折线部5和电缆穿设部6，电缆穿设部6与电缆接头连接。

高压电缆接头防爆装置折线形端头部2与中间壳体1在第二连接点8处连接，因为采用分段式结构，第二连接点8处为两块法兰通过螺栓连接，即壳体法兰3和端头法兰4通过连接螺栓对接。

实施例2：

图2为本发明实施例2提供的一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定方法的流程图。如图2所示，所述方法用于实施例1所述的防爆装置，所述方法包括：

步骤201：利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，基于三层迭代算法得到不同时刻、不同端部结构的金属防爆腔体内部承受的应力值。

步骤202：计算不同弯曲角度α和不同法兰尺寸下防爆装置内壁承受的应力，得出折线形端头部2和中间壳体1各连接点的最大应力值，所述法兰尺寸包括壳体法兰厚度、壳体法兰宽度、端头法兰厚度和端头法兰宽度。弯曲角度α为折线部5与电缆穿设部6的夹角与直角的差值。

步骤203：根据不同弯曲角度和不同法兰尺寸下各连接点的最大应力值确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度和法兰尺寸。

具体地，步骤203中确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度α的具体方法包括：

计算相同电弧能量下不同弯曲角度的折线形端头部在第一连接点7的最大应力值，获得弯曲角度α与第一连接点7的最大应力值P₁的关系图，所述第一连接点7为所述折线形端头部2的折线部5与电缆穿设部6的连接点。

对弯曲角度α与第一连接点7处的最大应力值P₁的关系图进行数据拟合，得到弯曲角度α与第一连接点7处的最大应力值P₁的函数关系式P₁＝f(α)，f表示α与P₁的映射关系；

对所述函数关系式P₁＝f(α)进行求导，将导数最小值对应的弯曲角度记为最优弯曲角度α_opt。

具体地，步骤203中确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的法兰尺寸的具体方法包括：

仿真计算法兰厚度为15-20mm，法兰宽度为40-50mm时，第二连接点8处的应力值P₂和防爆装置内壁承受的平均应力值P_av，所述第二连接点8为所述折线形端头部2的折线部5与端头法兰4的连接点。

根据应力畸变系数最小值对应的法兰厚度和法兰宽度确定最优法兰尺寸，所述应力畸变系数为第二连接点8处的应力值P₂与防爆装置内壁承受的平均应力值P_av的比值。本实施例中，最终确定的最优壳体法兰厚度和最优端头法兰厚度均为应力畸变系数最小值对应的法兰厚度，最优壳体法兰宽度和最优端头法兰宽度均为应力畸变系数最小值对应的法兰宽度。

为了进一步确定法兰结构的可行性，本实施例还通过仿真验证在实际电缆接头发生爆炸时产生的能量下，第二连接点8处的应力值是否超过折线形端头部的材料断裂应力的要求。同时，为了确保防爆装置内壁的应力均衡性，本实施例中最优法兰尺寸对应的应力畸变系数小于2。

实施例3：

图3为本发明实施例3提供的一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定系统的结构框图。如图3所示，所述系统用于实施例1所述的防爆装置，所述系统包括：

腔体应力计算模块301，用于利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，基于三层迭代算法得到不同时刻、不同端部结构的金属防爆腔体内部承受的应力值；

连接点最大应力计算模块302，用于计算不同弯曲角度和不同法兰尺寸下防爆装置内壁承受的应力，得出折线形端头部和中间壳体各连接点的最大应力值，所述法兰尺寸包括壳体法兰厚度、壳体法兰宽度、端头法兰厚度和端头法兰宽度；

参数确定模块303，用于根据不同弯曲角度和不同法兰尺寸下各连接点的最大应力值确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度和法兰尺寸。

本发明的具体实施过程如下：

1、确定防爆装置腔体内不同时刻的应力分布

(1)多物理场耦合的有限元计算方法

电缆接头一旦出现短路电弧，其能量值将迅速达到稳态，保持稳定的热源产生能量。电弧产生后，由于电弧周围温度迅速升高，并将电缆烧穿，直接与空气接触，忽略剩下的电缆材料对整个爆炸过程中微弱作用。假设防爆装置未泄能时气密性很好，不存在在气体膨胀过程中泄漏的情况；忽略电缆接头绝缘击穿通道内电弧对两端铜导体和周围绝缘介质的烧蚀，即不考虑金属蒸气和有机蒸汽掺杂到气体后对气体密度的影响。基于以上假设，采用多物理场耦合问题，其实质是多物理场之间的信息传递问题，包括场源耦合、流固耦合和属性耦合等。仿真电缆接头的电磁场、热场、流场和应力场之间的耦合作用关系如图4所示。

其中，根据傅里叶传热定律和能量守恒定律，温度场的边界条件为最外层设置为物体表面与周围环境进行的对流交换系数，有孔设置为开边界；流场中流体的运动受惯性力、粘性力和电场力的支配，所采用的边界条件是设置孔的边界条件为出口，其他边界设置为壁。

(2)利用有限元计算软件，通过多物理场耦合的方法，计算防爆腔体内不同时刻气体的温度、密度、气流速度以及压强分布和腔体内壁承受的应力值。

1)根据热源、温度、初始标准大气压，计算热源单位时间释放的能量；

2)在流场中根据热源产生的和施加的边界条件，求解空气计算区域的温度，密度，速度等；

3)判断相邻两个流场及计算值是否满足控制精度要求，若不满足，令迭代次数M＝M+1；重新计算流场，直至相邻两次迭代计算结果差值满足控制精度要求；

4)将由流场分析模型中计算得到的压强载入固体力学，并结合相应的边界条件计算得到保护装置的所承受的应力；

5)判断相邻两次迭代计算结果差值是否满足控制精度要求，若不满足，根据计算得到的温度、压强分布情况更新流体(空气)的物性参数，同时令迭代次数m＝m+1，再计算温度场和流场，重复上述1)-4)过程，直至相邻两次迭代计算三个物理场计算结果差值满足控制精度要求；

6)程序将跳出内层物理场求解变量的收敛迭代过程，时间步长迭代次数n＝n+1进入下一个求解过程，直至时间步迭代数达到预设定的步数N时，程序完成外层时间步迭代，计算结束。

通过上述步骤可以计算得到防爆腔体内不同时刻气体的温度、密度、气流速度以及压强分布和腔体内壁承受的应力值。

假设从t＝0时刻开始电弧产生(初始电弧能量7×10¹³W/m³)，当t＝150ms时，装置的泄能孔已经开始发挥泄能作用，降低装置内部压强。

当电弧发生故障时，电弧周围温度迅速升高，空气分子内能迅速增大，导致电弧周围的空气瞬间流动。随着时间的发展，在密封空间内，由于电弧释放的能量不能释放，导致内部气体膨胀，气压迅速上升。当防爆装置内部气体绝对气压升高时，由于气体作用于壳体上，从而导致在壳体不同点处的应力值不同，导致防爆装置结构发生不同程度的形变。因此，由仿真计算可得出防爆装置的应力分布情况，并针对防爆装置端头部位的应力分布进行设计。

2、弧度的确定

在防爆装置密封情况下，防爆装置内壁所受应力随着壁厚的增加而减小。通过仿真可以发现，如图5所示，应力最大处为防爆装置弯曲连接点处。

在爆炸过程中，防爆装置内部气体绝对气压升高，导致保护装置结构发生不同程度的形变，根据保护装置的应力反应其形变情况。对于防爆装置的壳体来说，若应力值超过了壳体的断裂应力，壳体即被破坏。但局部结构不同，当防爆装置端头部位设置为不同壁厚时，对壳体的应力值也会发生改变。因而，改变壳体的局部结构，同样可以优化壳体应力分布。在端头部位和壳体连接处仿真设置折角、曲率弧度0.1、曲率弧度0.3、曲率弧度0.5、曲率弧度0.7进行仿真计算，第一连接点7至第二连接点8处的应力变化图如图6所示。

由图6可知，在第一连接点处，随着曲率的增大，应力值不断增加。这是由于第一连接点处的两侧线段中间夹角减小，应力变大。因此在相同电弧能量下，在第一连接点处设置为折角结构时，壳体承受的应力最小。另外，由于第一连接点处负责衔接防爆装置的端口部位和主体部位，结合实际生产需要，最终确定在第一连接点处应采取折线型结构。

3、弯曲角度的确定

在确定第一连接点处采取折线型结构之后，通过选取不同的折线角度，按照同样的方法对在相同电弧能量下，防爆装置端头部位在第一连接点处的最大应力值进行仿真，得到不同弯曲角度对应的在第一连接点处的最大应力值。对多组不同弯曲角度对应的在第一连接点处的最大应力值P₁进行数据拟合，得到弯曲角度α与在第一连接点处的最大应力值P₁的函数关系P₁＝f(α)，该拟合函数曲线图如图7所示。

对拟合函数P₁＝f(α)进行计算和分析之后发现，当第一连接点至第二连接点处的折线与水平线的夹角即弯曲角度α越大时，应力值P₁越小，即经过求导之后，函数P₁＝f(α)的导函数P₁′＝f′(α)始终小于0。当夹角α小于60度时，随着夹角α的不断增加，连接处的应力值P₁随之下降，且下降速度逐渐加快，即当α＜60°时，函数P₁＝f(α)的导函数P₁′＝f′(α)＜0，且经过二次求导后的函数P₁″＝f″(α)＜0；当夹角α大于60度时，随着夹角α的不断增加，连接处的应力P₁同样随之下降，但下降速度逐渐变缓，即当α＞60°时，函数P₁＝f(α)的导函数P₁′＝f′(α)＜0，但经过二次求导后的函数P₁″＝f″(α)＞0。这说明α＝60°这一点为函数P₁＝f(α)的拐点。当折角α＜60°度时，α越大，应力减小情况越明显；当折角α大于60度时，折角α角度的改变对改善应力的效果变得不太显著。

另外，由于防爆壳体的体积随着夹角α增大而减小，当内部产生相同能量时，体积越小，所承受气压的冲击力越大。故第一连接点处折角角度不宜过大。因此，对防爆装置实用性和经济性进行综合考虑，最终选取第一连接点处夹角α为60度。通过仿真结果可以得出，60°的折线型结构可以有效降低壳体承受的应力。

4、针对连接法兰的优化设计

在第二连接点处增加法兰，并通过螺栓连接，有利于加强装置厚度，提高对接准确性，均衡应力分布。在实际应用中，法兰厚度h通常在15-20mm之间，宽度L通常在40-50mm之间。为达到降低壳体应力的最优效果，在仿真中选择若干典型尺寸的法兰进行计算。将第二连接点处的应力值P₂与壳体平均应力值P_av之比定义为应力的畸变系数f，通过计算发现当h＝20mm，L＝50mm时，第二连接点处的应力值P₂为3.9×104N/m²，壳体的平均应力值P_av为2.7×104N/m²，畸变系数f＝1.4为最小值。因此最终选择壳体法兰3和端头法兰4的法兰厚度均为h＝20mm，壳体法兰3和端头法兰4的法兰宽度均为L＝50mm。

由于壳体承受的应力值随着时间不断增加，且当t＝150ms时，装置的泄能孔已经开始发挥泄能作用，降低装置内部压强，因此对t＝150ms时采用折角型设计的电缆接头防爆装置端头部位和壳体连接处添加法兰和不添加法兰的两种情况进行仿真，得到的第一连接点7至第二连接点8的应力分布如图8所示。

通过对仿真结果进行分析可知：

1、添加法兰之后，第一连接点7至第二连接点8处的最大应力值为3.9×10⁴N/m²。由于本发明所选用的电缆接头保护装置采用的壳体材料为铝镁合金，在实际电缆接头发生爆炸产生的能量下，该材料发生断裂时的极限应力值为2.2×10⁸N/m²，远超过添加法兰后第二连接点8处的最大应力值，说明发生爆炸时法兰结构不会发生断裂，具有实际可行性。

2、对图8两条拟合曲线分别进行数据分析可得，未加入法兰时，第一连接点7至第二连接点8的最大应力值约为7.1×10⁴N/m²，平均应力值约为2×10⁴N/m²；加入法兰之后，第一连接点7至第二连接点8的最大应力值约为3.9×10⁴N/m²，平均应力值约为2.2×10⁴N/m²，可见添加法兰之后最大应力值仅为未添加法兰时最大应力值的55％，说明端口连接点的应力值得到有效降低。

3、将k定义为第一连接点7至第二连接点8的平均应力值与最大应力值之比，即k＝P_av/P_max，可得添加法兰之前k＝3.55，添加法兰之后k＝1.77，说明壳体结构的应力均衡性也得到了较大的改善，装置的安全系数和保护效果也得到了有效的提高。

本发明利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，基于三层迭代算法得到防爆腔体内部不同时刻腔体内壁承受的应力值；通过设计折线的弯曲角度，端头部位和中间壳体连接处的法兰厚度和宽度，对不同结构下端头内壁承受的应力进行计算，准确得出内部端头处各连接点的最大应力值及防爆壳体端头部位承受的平均压力值，从而选取承受应力最均衡的设计方案，优化了高压电缆接头防爆装置保护壳端头部位的结构，能够达到均衡内部应力分布的目的，提高了装置的防爆性能，为防爆装置设计提供了可靠的理论计算方法。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定方法，其特征在于，所述方法用于一种高压电缆接头金属防爆装置，所述防爆装置包括：中间壳体、折线形端头部、壳体法兰和端头法兰；其中，所述中间壳体位于两个所述折线形端头部之间，所述中间壳体与每一所述折线形端头部之间依次设置有所述壳体法兰和所述端头法兰，所述壳体法兰和所述端头法兰对接使所述中间壳体和所述折线形端头部密封连接；所述防爆装置还包括连接螺栓，所述壳体法兰和所述端头法兰通过所述连接螺栓对接；

所述方法包括：

利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，基于三层迭代算法得到不同时刻、不同端部结构的金属防爆腔体内部承受的应力值；

计算不同弯曲角度和不同法兰尺寸下防爆装置内壁承受的应力，得出折线形端头部和中间壳体各连接点的最大应力值，所述法兰尺寸包括壳体法兰厚度、壳体法兰宽度、端头法兰厚度和端头法兰宽度；

根据不同弯曲角度和不同法兰尺寸下各连接点的最大应力值确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度和法兰尺寸；

所述确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度的具体方法包括：计算相同电弧能量下不同弯曲角度的折线形端头部在第一连接点处的最大应力值，获得弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的关系图，所述第一连接点为所述折线形端头部的折线部与电缆穿设部的连接点；对弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的关系图进行数据拟合，得到弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的函数关系式；对所述函数关系式进行求导，将导数最小值对应的弯曲角度记为最优弯曲角度；

所述确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的法兰尺寸的具体方法包括：仿真计算法兰厚度为15-20mm，法兰宽度为40-50mm时，第二连接点处的应力值和防爆装置内壁承受的平均应力值，所述第二连接点为所述折线形端头部的折线部与端头法兰的连接点；根据应力畸变系数最小值对应的法兰厚度和法兰宽度确定最优法兰尺寸，所述应力畸变系数为第二连接点处的应力值与防爆装置内壁承受的平均应力值的比值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最优法兰尺寸对应的第二连接点在模拟爆炸能量下的应力值小于折线形端头部的材料断裂应力，所述模拟爆炸能量为实际电缆接头发生爆炸时产生的能量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最优法兰尺寸对应的应力畸变系数小于2。

4.一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定系统，其特征在于，所述系统用于一种高压电缆接头金属防爆装置，所述防爆装置包括：中间壳体、折线形端头部、壳体法兰和端头法兰；其中，所述中间壳体位于两个所述折线形端头部之间，所述中间壳体与每一所述折线形端头部之间依次设置有所述壳体法兰和所述端头法兰，所述壳体法兰和所述端头法兰对接使所述中间壳体和所述折线形端头部密封连接；所述防爆装置还包括连接螺栓，所述壳体法兰和所述端头法兰通过所述连接螺栓对接；

所述系统包括：

腔体应力计算模块，用于利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，基于三层迭代算法得到不同时刻、不同端部结构的金属防爆腔体内部承受的应力值；

连接点最大应力计算模块，用于计算不同弯曲角度和不同法兰尺寸下防爆装置内壁承受的应力，得出折线形端头部和中间壳体各连接点的最大应力值，所述法兰尺寸包括壳体法兰厚度、壳体法兰宽度、端头法兰厚度和端头法兰宽度；

参数确定模块，用于根据不同弯曲角度和不同法兰尺寸下各连接点的最大应力值确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度和法兰尺寸。

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