【精彩论文】皱纹铝套变形对挤包绝缘直流电缆电场分布的影响

观点凝练

摘要：为研究高压直流电缆皱纹铝套受力变形对电缆绝缘结构造成的损伤，以及在运行过程中对电气性能的影响，针对500 kV直流电缆开展绝缘线芯热膨胀测试和皱纹铝套压扁试验，确定皱纹铝套变形在绝缘线芯表面造成的缺陷情况。建立有限元模型，分析绝缘场强分布随温差变化情况，以及皱纹铝套变形导致绝缘线芯表面缺陷后的场强分布情况。仿真结果表明：电缆在负载过程中绝缘场强随着绝缘温差的变化而变化，此外绝缘表面存在缺陷会进一步导致场强畸变，且畸变程度与外加电压和绝缘温差有关。

结论：（1）高压直流电缆的皱纹铝套在受力变形的情况下运行存在对绝缘线芯造成机械损伤的隐患，从而影响电缆绝缘内电场分布。

（2）本文设计的500 kV直流电缆在负载过程中随着绝缘温差的增加，绝缘场强沿绝缘半径由内向外的分布斜率呈现由负变正的翻转过程，20 ℃为发生场强翻转的临近绝缘温差；在导体温度90 ℃、环境温度25 ℃下运行的绝缘温差为30 ℃，此时电缆最大场强出现在靠近绝缘屏蔽处，为18.4 kV/mm。

（3）当绝缘温差为30 ℃时，绝缘表面缺陷的存在导致500 kV直流电缆在U₀和1.85U₀下绝缘外层场强均出现增加，最大场强出现在缺陷点，场强增大程度相近，分别为13.1%和12.9%，基于型式试验外加电压水平可知，对比正常运行情况，绝缘缺陷对电缆在型式试验过程中电气性能的影响更大。

（4）500 kV直流电缆绝缘内E_max随着绝缘温差增加呈现先减小后增大的趋势，无绝缘缺陷时E_max变化的拐点出现在场强临界翻转温差；受绝缘缺陷影响，E_max变化的拐点出现时对应的绝缘温差减小，随后E_max随着ΔT的增加持续增大，且曲线的斜率与无缺陷时相近。

（5）通过本文的研究可知，应加强对皱纹铝套结构的高压直流电缆的皱纹铝套的防护，相关结果有助于根据铝套变形程度及绝缘损伤情况分析电缆长期运行下的可靠性，后续的研究方向为优化电缆护层结构设计，避免对电气性能的负面影响。

引文信息

张洪亮, 尹毅, 肖晋宇, 等. 皱纹铝套变形对挤包绝缘直流电缆电场分布的影响[J]. 中国电力, 2020, 53(9): 141-149.

ZHANG Hongliang, YIN Yi, XIAO Jinyu, et al. Influence of deformed corrugated aluminum sheath on the electric field of extruded insulation dc cable[J]. Electric Power, 2020, 53(9): 141-149.