非线性屏障层对HVDC电缆电场分布的影响

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1、工学硕士学位论文非线性屏障层对HVDC电缆电场分布的影响王磊哈尔滨理工大学2018年3月国内图书分类号：TM215.92工学硕士学位论文非线性屏障层对HVDC电缆电场分布的影响硕士研究生：王磊导师：郭文敏申请学位级别：工学硕士学科、专业：高电压与绝缘技术所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2018年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM215.92DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringInfluenceofNonlinearBarrieronElectricFiel

2、dDistributioninHVDCCableCandidate：WangLeiSupervisor：GuoWenminAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：HighVoltageandInsulationTechnologyDateofOralExamination：March,2018University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《非线性屏障层对

3、HVDC电缆电场分布的影响》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《非线性屏障层对HVDC电缆电场分布的影响》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工

4、大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密，在年解密后适用授权书。不保密√。(请在以上相应方框内打√)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日非线性屏障层对HVDC电缆电场分布的影响摘要高压直流输电已成为目前电气工程领域研究的热点，而电缆绝缘中的电场分布是决定高压直流电缆输电线路长期可靠工作的主要因素，电场分布越均匀，绝缘材料使用的可靠性也就越高。非线性绝缘材料有着特殊的电

5、导特性，其相对介电常数及电导率随着场强的变化而变化，具有自行均化电场分布的能力，对电树枝以及空间电荷的形成起到显著的抑制作用。为此尝试将非线性材料作为高压直流电缆的屏障层，将该结构置于屏蔽层与绝缘层之间。希望采用该种结构可以使HVDC电缆绝缘中电场分布更加均匀、减薄绝缘层的厚度以及降低开发纯净绝缘材料的技术难度。根据实际情况采用多物理场耦合软件建立了电场仿真模型，分别在不同温度差下研究屏障层结构对HVDC电缆绝缘中暂态和稳态电场分布、空间电荷的影响，以及分析屏障层与绝缘之间所产生的界面电荷情况。在此基础上继续研究屏障层厚度、非线性屏障层材料属性

6、对电场分布的影响。仿真结果发现：与无屏障层结构的HVDC电缆相比较，添加屏障层结构的HVDC电缆具有均化电场的能力。在各个温度差下，无屏障层HVDC电缆的暂、稳态场强最大值均高于具有屏障层HVDC电缆场强最大值；且具有屏障层结构的HVDC电缆绝缘中的空间电荷量均要低于无屏障层结构，屏障层厚度越厚，绝缘中空间电荷越少，场强最大值越小，但屏障层中的电荷量及界面电荷会略有增多；非线性屏障层中材料属性的改变，电导率的活化能及电场依赖系数也随之改变，数值过高或过低都会对屏障层改善电场分布产生负影响。从上述结果可以看出：屏障层可以均化电缆绝缘中的电场分布，

7、但同时也引起界面电荷的积聚。因此在开发具有非线性屏障层结构的HVDC电缆时，屏障层厚度的选择应综合考虑界面电荷积聚和电场分布，从而达到改善电缆绝缘性能的目的。关键词HVDC电缆；屏障层；电场分布；空间电荷；温度差-I-InfluenceofNonlinearBarrieronElectricFieldDistributioninHVDCCableAbstractHVDCtransmissionhasbecomearesearchhotspotinthefieldofelectricalengineering.Electricfielddistr

8、ibutionofcableinsulationisthemainfactortolong-termandreliableoperationofHVD