25 kV乙丙橡膠（EPR）中壓電纜終端因其自身的結(jié)構(gòu)特性,內(nèi)部電-熱場分布不均,局部易出現(xiàn)異�；儫狳c問題,而在安裝電纜終端時出現(xiàn)的劃傷缺陷加大了問題的嚴(yán)重程度,加速缺陷周圍絕緣材料的老化,大幅降低了絕緣性能。為解決該問題,提出了一種電導(dǎo)率與電場、溫度相關(guān)的非線性應(yīng)力管材料,采用COMSOL仿真方法對比研究了使用高介質(zhì)材料與非線性材料制作應(yīng)力管時電纜終端內(nèi)部的電-熱場分布。結(jié)果表明,經(jīng)優(yōu)化后電纜終端的電-熱場分布畸變程度能得到有效緩解;對于存在劃傷缺陷的情況,優(yōu)化后的電纜終端的電-熱場畸變程度低于其出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象的閾值,表明其能夠在缺陷情況下相對安全運行。同時采用熱成像儀現(xiàn)場測試電纜終端溫度分布,結(jié)果驗證了經(jīng)優(yōu)化后電纜終端表面異常發(fā)熱情況的改善效果。 

【文章來源】：電力自動化設(shè)備. 2020,40(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：14 頁

【部分圖文】：

正常運行狀態(tài)下2類電纜終端沿軸向的電場分布

EPR電纜終端在安裝過程中，需將外半導(dǎo)體層以外的材料截斷，由半導(dǎo)電體與絕緣層經(jīng)擠出制成，且半導(dǎo)電層厚度較薄，因此在進行截斷操作時，易使主絕緣劃傷，導(dǎo)致劃傷處出現(xiàn)氣隙缺陷。本文為模擬電纜終端內(nèi)劃傷缺陷，在半導(dǎo)電層截斷處的主絕緣表面設(shè)置了長5 mm、寬1 mm、深0.5 mm的長方體氣隙；同時考慮熱縮時由于截斷處的結(jié)構(gòu)特性，應(yīng)力管不易完全貼合導(dǎo)致易存在氣隙的問題，在截斷處與應(yīng)力管之間設(shè)置了長5 mm、寬1 mm、高0.5 mm的三角形氣隙，按照式（12）計算缺陷處的產(chǎn)熱[18]。其中，σd為缺陷處電導(dǎo)率；S為缺陷處截面積；d為缺陷處長度。

主絕緣劃傷狀態(tài)下高介質(zhì)材料型電纜終端和非線性材料型電纜終端的溫度分布見附錄B中的圖B4。由圖B4(a）可見：電纜終端內(nèi)部含劃傷缺陷時，劃傷缺陷處內(nèi)部最高溫度可達47.81℃；缺陷溫度提高了5℃，纜芯溫度提高了0.1℃；劃傷缺陷處的溫度分布如圖B4(a）中的局部放大圖所示，在劃傷缺陷附近，電纜終端內(nèi)部的平均溫度為47℃，在高溫度、高場強的作用下，絕緣材料的碳化速度加快，導(dǎo)致缺陷程度進一步加深，最終造成電纜終端的擊穿灼燒。由圖B4(b）可見：使用非線性材料型應(yīng)力管后，缺陷處的溫度由47.81℃降低至43.83℃，這說明非線性材料型應(yīng)力管可有效降低電纜終端內(nèi)部，特別是缺陷處的溫度。另外，由圖B4可知，不管使用何種材料，含缺陷情況下電纜終端表面溫度的最大值均出現(xiàn)在劃傷缺陷所對應(yīng)的表面位置。作軸向坐標(biāo)x=202 mm、徑向坐標(biāo)y∈[0,35]mm的截線，繪制該截線上溫度隨徑向長度變化的分布曲線如圖4所示。由圖可知，主絕緣劃傷情況下，高介質(zhì)材料型電纜終端表面的最高溫度為26.19℃，比正常情況下的電纜終端表面的最高溫度25.54℃高出了0.65℃，相差超過0.5℃[19]，這說明已形成嚴(yán)重的絕緣缺陷；使用非線性材料型應(yīng)力管后，電纜終端表面的最高溫度為25.66℃，比正常情況下非線性材料型電纜終端表面的最高溫度高0.37℃，溫度差未超過0.5℃，這說明異常熱點現(xiàn)象得到顯著改善后，電纜終端能在含劃傷缺陷的情況下相對安全地運行。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3088696