35kV三芯交流XLPE電纜改直流運行的溫度場和電場耦合分析.pdf

1、為了從理論上驗證三芯交流電纜改直流運行的可行性并確定電纜改造后的電壓等級和額定電流，針對電纜直流運行時絕緣層的溫度場和電場進行一系列研究。選用配電網典型電力電纜----額定電壓為35kV的YJV43-3×120mm2型三芯交流XLPE電纜進行交流電纜改直流雙極運行的研究，將電纜視為無限長，簡化電纜結構，搭建了三芯XLPE交流電纜的二維平面模型。
　　本研究主要內容包括：⑴采用經典熱路法進行載流量的解析計算，得到空氣敷設溫度為40℃

2、時電纜載流量的解析計算結果297A;采用COMSOL Multiphysics有限元仿真軟件進行電纜穩(wěn)態(tài)運行時電熱耦合場的仿真驗證，模擬空氣敷設環(huán)境（空氣溫度為40℃），對電纜直流運行時的溫度場進行穩(wěn)態(tài)仿真，得到載流量為302.1A;改變環(huán)境溫度，得到不同的載流量，發(fā)現空氣溫度和對應的載流量基本呈線性關系，溫度每升高1℃，載流量降低3.97A。綜合解析計算結果與仿真結果，額定電壓為35kV的YJV43-3×120mm2型三芯交流XLPE

3、電纜直流穩(wěn)態(tài)載流量取為300A。⑵分析了電纜在交流運行情況下與直流的運行情況下絕緣層電場分布的區(qū)別;對于XLPE絕緣材料，在70℃下空間電荷開始積累的電場強度閾值約為3～5kV/mm。因此，為了避免絕緣材料中空間電荷的積累，絕緣層中的最大電場強度要低于閾值范圍3～5kV/mm，電纜空載運行時，需控制外加直流電壓低于±27kV～±45kV。在具體交改直工程中可視原交流電纜運行年限及老化程度選擇直流改造后的運行電壓。電纜在±30kV直流電壓

4、穩(wěn)定運行后疊加210kV反極性雷電沖擊電壓時，絕緣層上的最大場強達到約29.58kV/mm，能夠安全運行?？紤]一定的裕度以及現有直流電壓等級，建議35kV的YJV43-3×120mm2型三芯交流XLPE電纜改造為直流運行后選取±30kV的額定工作電壓。⑶額定電壓為35kV的YJV43-3×120mm2型三芯交流XLPE電纜在交流運行狀態(tài)下載流量約為290A，功率因數取0.85，最大輸送容量為15MW;改為直流運行后，輸送容量擴展至18M