【摘要】：參照油紙絕緣高壓交流(HVAC)電纜的分階絕緣設計思想,采用不同非線性絕緣材料制造具有雙層絕緣結構的高壓直流(HVDC)電纜來改善電場分布以及減薄絕緣層厚度是一種可能的解決途徑。為了從理論上驗證雙層絕緣設計理念在HVDC電纜絕緣設計中的可行性,采用多物理場耦合軟件仿真研究了不同溫度梯度、不同施壓方式下分層半徑對雙層絕緣結構HVDC電纜絕緣穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電場分布的影響規(guī)律,在此基礎上定義了同時考慮穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)電場和溫度梯度多重因素的綜合絕緣利用系數(shù),并提出了按絕緣材料的電導率內小外大排列、相對介電常數(shù)內大外小排列確定內外層絕緣原則和綜合絕緣利用系數(shù)最高的分層半徑確定原則,最后驗證了該雙層絕緣設計原則的合理性。電場仿真結果發(fā)現(xiàn):與單層絕緣電纜相比較,雙層絕緣結構HVDC電纜在高溫度梯度下可顯著改善電纜絕緣穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電場分布,且溫度梯度越高改善效果越顯著;雷電沖擊過程中絕緣內的暫態(tài)電場分布受直流穩(wěn)態(tài)過程形成的界面及空間電荷的影響,而雙層絕緣結構HVDC電纜絕緣穩(wěn)態(tài)過程中形成的界面及空間電荷與溫度密切相關,因而溫度也是影響雷電沖擊過程中絕緣暫態(tài)電場分布的因素。
[Abstract]:Referring to the idea of step insulation design of oil-paper insulated high-voltage AC (HVAC) cable, It is possible to use different nonlinear insulating materials to fabricate HVDC (HVDC) cables with double-layer insulation structure to improve the electric field distribution and to reduce the thickness of insulation layer. In order to verify theoretically the feasibility of double-layer insulation design concept in HVDC cable insulation design, different temperature gradients are simulated by multi-physical field coupling software. The influence of delamination radius on the steady-state and transient electric field distribution of double-layer insulated HVDC cable under different pressure conditions is discussed. Based on this, the comprehensive insulation utilization coefficient is defined, which considers the multiple factors of steady-state, transient electric field and temperature gradient simultaneously. The principle of internal and external insulation is determined according to the internal and external conductivity of insulating materials, the relative dielectric constant is larger than that of internal and external, and the principle of determining the radius of layered insulation with the highest comprehensive insulation utilization coefficient is proposed. Finally, the rationality of the design principle is verified. The electric field simulation results show that compared with single-layer insulated cable, double-layer insulated HVDC cable can significantly improve the steady state and transient electric field distribution of the cable at high temperature gradient, and the higher the temperature gradient, the better the effect. The transient electric field distribution in the insulation during lightning shock is affected by the interface and space charge formed by the DC steady state process, while the interface and space charge formed during the steady-state insulation of the double-layer insulated HVDC cable are closely related to the temperature. Therefore, temperature is also the influence factor of transient electric field distribution during lightning shock.
【作者單位】： 哈爾濱理工大學工程電介質及其應用技術教育部重點實驗室;
【基金】：國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)(2014CB239504)~~
【分類號】：TM247

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本文編號：2283403