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1、电力电缆耐压和局部放电试验方法的改进张强1,宫瑞磊2,燕飞1(1.特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司,山东新泰271200;(2.西安交通大学电气工程学院,陕西西安710049)摘要:从理论和应用的观点讨论了电压等级35kV及以下的交联聚乙烯电缆耐压和局部放电试验时,杯型终端中使用氟里昂与水两种液体介质来替代单一氟里昂液体介质的新方法。利用时域有限元方法在理论上分析了该方法的可行性,并且试验验证了该方法的正确性。新方法能节约氟里昂,更重要的是能够减少对大气环境的污染。关键词:交联聚乙烯电缆;耐压;局部放电;有限元方法中图分类号:T
2、M247;TM151文献标识码:A文章编号:1009-9239(2004)05-0028-03TheAmeliorationandpartialdischargeonwithstandingvoltagetestmethodsofpowercableQiang1,GONGRui-lei2,YANFei1Xintai271200,China;ZHANG(1.TebiandianLunengTaishanCableCo.,Ltd,Xi’an710049,China)2.SchoolElectricalofEngineering,Xi
3、’anJiaotongUniversity,Abstract:AnovelmethodofwhichFreonandwaterareusedtoreplacethesingleFreoninofview,cup-whentesterispresentedinthispaperbothfromatheoreticalandapracticalpointwithstandingvoltageandpartialdischargetestsarecarriedoutontheXLPEcablevoltageupto35kV.Feasi
4、bilityofthemethodisanalyzedfromatheoreticalviewtimedomainfiniteelement,byandthenimportantvalidityofthemethodisattainedbyexperiment.ThenewmethodcansaveFreon,morecanreducetheairpollution.Keywords:XLPEcable;withstandingvoltage;partialdischarge;finiteelementmethod1引言交联聚乙
5、烯绝缘电力电缆(以下简称XLPE电缆)以其优越的电气性能和机械物理性能获得了广泛应用,其性能的检测方法也得到了迅速发展。5min3.5倍的U0耐压试验和1.75倍的U0局部放电试验是XLPE电缆出厂试验的主要项目,该试验需要合适的试验终端。目前,主要的终端有绝缘油、氟里昂和去离子水终端。去离子水终端一般经常用在110kV及以上电压等级的XLPE电缆例行试验中。对于低电压等级的电缆来讲,用去离子水终端不仅费时而且也会造成电缆的浪费。因此电压等级35kV及以下XLPE电缆在例行试验中经常用绝缘油或氟里昂杯型试验终端,它们对环境都会造
6、成污染。尤其是氟里昂杯型试验终端中的液体介质主要是氟里昂113,此种介质在室温下是液态,具有优异的介电性能,但暴露在空气中,也极易挥发,破坏大气中的臭氧层,造成大气污染。使用氟里昂与水两种液体介质来替代单一氟里昂液体介质可以节约氟里昂,减少其对大气的污染。氟里昂113的密度大于水的密度,而且互相不溶。因此在杯型终端中液体氟里昂在下、水在上分成两层。由于氟里昂表面覆盖了半导电的水,改变了电位分布,因此需重新分析杯型试验终端中及周围空气的电场分布。试验施加的电压是正弦周期电压,计算电场分布时采用了时域有限元法。收稿日期:2004-0
7、4-06作者简介:张强,男,助理工程师(Tel:0538-7238761);宫瑞磊,男,硕士研究生,研究方向是含有非线性材料应力控制管的电缆终端的电2时域有限元方法A·(-ε0εiAφ)=0式中εi是非导电媒质的相对介电常数。(1)体介质,其右边界为一类边界条件;D3区域是杯型试验终端中的空气介质;D4区域是杯型终端的介质;D5区域是电缆试验终端外的空气,在较远处认为电位法向矢量满足二类齐次边界条件。用上述时域有限元方法分两种情况计算电缆端部及杯型试验终端处的电场分布。第一种情况是,如图1所示,计算此种情况下的电场分布,等位线分
8、布如图2所示。第二种情况是,图1中氟里昂的左面再加一层20mm厚的水,即在试验时,杯型终端中的氟里昂上面加一层20mm后的水,水的电导率是244.8,计算此种情况下的电场分布,等位线分布见图3所示。在导电媒质中,电位φ满足如下的散射方程:5=A·-γAφA·εε
