直流電壓下交流XLPE電纜的空間電荷積累特性研究.pdf

1、將交流電纜線路改為直流運(yùn)行可以充分利用原有輸電走廊，最大限度地發(fā)揮原有輸電線路的輸送能力。而實(shí)際運(yùn)行的交流XLPE電纜絕緣材料在設(shè)計時并沒有考慮空間電荷積累問題。直流電壓下，交流XLPE電纜中空間電荷積累嚴(yán)重，會造成局部的電場強(qiáng)度成倍增加，影響電纜的絕緣強(qiáng)度以及加速電纜絕緣的老化。為研究交流XLPE電纜在直流電壓下的空間電荷積累和電場分布特性，本文應(yīng)用 COMSOL多物理場仿真軟件，模擬了溫度梯度下電纜絕緣中的溫度場，并基于絕緣樣品電導(dǎo)

2、率模型，研究了溫度梯度、場強(qiáng)、加壓時間及極性反轉(zhuǎn)等因素對66kV交流電纜的電場以及空間電荷行為的影響。
　　直流穩(wěn)態(tài)電壓下，電纜絕緣中電場分布和空間電荷積累明顯受溫度梯度的影響。電場分布由絕緣材料的電導(dǎo)率所決定，在較高溫度梯度時可能出現(xiàn)電場分布翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象；溫度梯度使得高溫側(cè)的空間電荷容易發(fā)生脫陷，加速了載流子向低溫側(cè)的遷移，導(dǎo)致了低溫側(cè)正負(fù)極性空間電荷的嚴(yán)重積累。當(dāng)溫差為45℃、加壓8小時時，低溫側(cè)空間電荷密度達(dá)-0.15C/m3，

3、絕緣外側(cè)場強(qiáng)最大值為6.71 kV/mm，該數(shù)值低于66kV交流電纜絕緣的場強(qiáng)設(shè)計值。
　　極性反轉(zhuǎn)電壓下，暫態(tài)電場分布取決于介電常數(shù)和電導(dǎo)率的共同作用，且以介電常數(shù)為主，暫態(tài)最大場強(qiáng)出現(xiàn)在纜芯附近，均大于其穩(wěn)態(tài)時的最大場強(qiáng)。暫態(tài)最大場強(qiáng)值與溫度梯度、電壓的幅值以及電壓極性反轉(zhuǎn)時間密切相關(guān)，溫度梯度和電壓幅值越大，暫態(tài)最大場強(qiáng)越大；反轉(zhuǎn)時間越短，最大暫態(tài)場強(qiáng)越高，且暫態(tài)最大場強(qiáng)的位置越靠近纜芯導(dǎo)體。絕緣中載流子的定向遷移以及空間電