HVDC电缆在温度梯度效应下电场分布特性研究

发布时间：2017-12-22 16:01

  本文关键词：HVDC电缆在温度梯度效应下电场分布特性研究　出处：《哈尔滨理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：高压直流输电由于其损耗低、可靠性高、载流量大、对通信和生态影响小、适用于远距离输电等优点,已成为高压输电重要发展方向。而在跨越海峡、穿越隧道和城市时,HVDC电力电缆线路相比架空线路有着独特的优势。电场分布是决定电缆绝缘短时耐压能力和长期运行可靠性的关键因素。HVDC电缆稳定运行时,绝缘材料的电导率决定电场分布,在较高温度梯度分布下有可能出现电场分布翻转现象。由于电缆绝缘材料的非线性电导率是温度及电场的函数,在投入运行和电压极性反转时HVDC电缆暂态电场分布更为复杂。为此,本文采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics仿真研究了不同温度梯度、不同施压方式以及不同非线性电导属性对电缆绝缘稳态和暂态电场的影响规律。仿真结果发现:当绝缘材料非线性属性确定,绝缘内温度梯度越高,稳态时电场分布翻转现象越严重;电压反转过程暂态电场最大值与电压极性反转时间密切相关,反转时间越短暂态最大电场越高,且暂态最大电场的位置越靠近导体屏蔽。雷电过电压和操作过电压会在电缆绝缘中产生很高的电场,且直流电压叠加负极性过电压时最大电场远小于叠加正极性过电压时。仿真结果同时表明:降低材料电导活化能和提高材料电导率对电场依赖性有利于在温度梯度下对电缆绝缘稳态和暂态电场分布的控制。根据仿真研究结果,建议在HVDC电缆料研发时应采取有效的调控手段降低材料电导活化能和提高场致增强型电导的场强依赖系数;而在HVDC电缆设计时,要特别关注温度梯度效应和极性反转及过电压冲击过程中的暂态电场分布问题。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM751;TM721.1

【参考文献】

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本文编号：1320071