35kV三芯交流XLPE电缆改直流运行的温度场和电场耦合分析

发布时间：2018-03-24 10:16

  本文选题：电缆线路　切入点：交流改直流　出处：《浙江大学》2017年硕士论文

【摘要】：为了从理论上验证三芯交流电缆改直流运行的可行性并确定电缆改造后的电压等级和额定电流,针对电缆直流运行时绝缘层的温度场和电场进行一系列研究。选用配电网典型电力电缆——额定电压为35kV的YJV43-3×120mm~2型三芯交流XLPE电缆进行交流电缆改直流双极运行的研究,将电缆视为无限长,简化电缆结构,搭建了三芯XLPE交流电缆的二维平面模型。采用经典热路法进行载流量的解析计算,得到空气敷设温度为40 ℃时电缆载流量的解析计算结果297A;采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件进行电缆稳态运行时电热耦合场的仿真验证,模拟空气敷设环境(空气温度为40℃),对电缆直流运行时的温度场进行稳态仿真,得到载流量为302.1A;改变环境温度,得到不同的载流量,发现空气温度和对应的载流量基本呈线性关系,温度每升高1℃,载流量降低3.97A。综合解析计算结果与仿真结果,额定电压为35kV的YJV43-3×120mm~2型三芯交流XLPE电缆直流稳态载流量取为300A。分析了电缆在交流运行情况下与直流的运行情况下绝缘层电场分布的区别;对于XLPE绝缘材料,在70℃下空间电荷开始积累的电场强度阈值约为3～5kV/mm。因此,为了避免绝缘材料中空间电荷的积累,绝缘层中的最大电场强度要低于阈值范围3～5kV/mm,电缆空载运行时,需控制外加直流电压低于±27kV～±45kV。在具体交改直工程中可视原交流电缆运行年限及老化程度选择直流改造后的运行电压。电缆在±30kV直流电压稳定运行后叠加210kV反极性雷电冲击电压时,绝缘层上的最大场强达到约29.58kV/mm,能够安全运行。考虑一定的裕度以及现有直流电压等级,建议35kV的YJV43-3×120mm~2型三芯交流XLPE电缆改造为直流运行后选取±30kV的额定工作电压。额定电压为35kV的YJV43-3×120mm~2型三芯交流XLPE电缆在交流运行状态下载流量约为290A,功率因数取0.85,最大输送容量为15MW;改为直流运行后,输送容量扩展至18MW,输送容量约扩大为原来的1.2倍。三芯交流XLPE电缆改为直流运行为配电网增容改造提供了一种新思路。
[Abstract]:In order to verify theoretically the feasibility of changing the three-core AC cable to DC operation and determine the voltage grade and rated current after the cable transformation, A series of studies on the temperature field and electric field of insulation layer during DC operation of cable are carried out. The typical power cable of distribution network, YJV43-3 脳 120mm~2 three-core AC XLPE cable with rated voltage of 35kV, is selected to study the conversion of AC cable to DC bipolar operation. Taking the cable as infinite, simplifying the cable structure, a two-dimensional plane model of three-core XLPE AC cable is built. The classical hot path method is used to calculate the carrier current. The analytical calculation results of cable current at air laying temperature of 40 鈩，

本文编号：1657853