非線性絕緣材料在高壓電纜中應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、隨著中國電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展,對高壓電纜的需求量不斷增加,且對其運行可靠性提出了更高要求。目前,國內(nèi)外500kV及以下高壓、超高壓電纜主要采用交聯(lián)聚乙烯絕緣,長期的運行及使用經(jīng)驗表明,電樹枝老化是引起高壓電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣性能劣化直至破壞的主要因素之一。高壓電纜絕緣內(nèi)電樹枝產(chǎn)生的根源包括絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)雜質(zhì)、微孔和半導(dǎo)電屏蔽層缺陷引起的電場集中,高壓電極注入電子,厚絕緣所帶來的材料不合理聚集態(tài)及殘余應(yīng)力等。有“智能絕緣材料”之稱的非線性絕緣材料具有

2、獨特的電導(dǎo)特性,其電導(dǎo)率隨電場強(qiáng)度的增加而增大,具有自行均化電場分布的能力。將非線性絕緣材料應(yīng)用于高壓電纜絕緣中,將有助于抑制電樹枝的產(chǎn)生及發(fā)展、提高電纜絕緣擊穿強(qiáng)度和減薄電纜絕緣層厚度。
　　 本文通過共混法制備了低密度聚乙烯/無機(jī)填料(納米炭化硅、炭納米管、炭黑)非線性絕緣材料,并用低密度聚乙烯和非線性絕緣材料壓制了三層復(fù)合試樣,測試了各試樣的介電性能,研究了非線性屏障層對電樹枝的阻擋作用。研究結(jié)果表明,納米碳化硅摻量的增加

3、可提高非線性材料的電導(dǎo)率及非線性系數(shù),添加非線性屏障層町有效提高多層復(fù)合材料的擊穿強(qiáng)度,且不同的非線性屏障層對多層復(fù)合材料的介電常數(shù)和損耗有很大的影響,非線性屏障層對電樹枝有明顯的抑制作用。
　　 本文設(shè)計了兩種新型結(jié)構(gòu)高壓電纜(絕緣兩側(cè)添加非線性屏障層和絕緣中間添加非線性屏障層),利用COMSOL Multiphysics對電纜中的電場分布進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明:絕緣兩側(cè)添加的非線性屏障層能有效均化電纜絕緣表面缺陷處的電