不同金属屏蔽形式XLPE高压直流电缆载流量计算与试验验证

• 作者: 张洪亮 尹毅 谢书鸿 胡明 范玉军 李星辰
• 来源期刊: 高电压技术
• 关键词: 高压直流电缆 热分析法 有限元仿真 载流量计算 载流量试验
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 电气装备及其智能运维|Development,Intelligent Operation and Maintenance of Power Equipments
• 页码范围: 2117-2123
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20200310012

摘要

为了明确不同金属屏蔽形式对高压直流电缆载流量的影响,并对比热分析法和有限元仿真两种理论计算方法结果的准确性,选取导体截面3 000 mm2的铜芯±525 kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘直流电缆,分别通过热分析法和有限元仿真计算皱纹铝套和铜丝屏蔽结构下直流电缆的载流量,并设计直流载流试验对两种电缆样品进行载流量测试.结果表明:相同条件下铜丝屏蔽结构电缆载流量大于皱纹铝套结构,但是两种载流量的理论计算结果均小于试验结果,且存在明显偏差.基于热分析法计算得到的铜丝屏蔽结构电缆在空气中28℃条件下的载流量为2 842 A,对比有限元仿真结果和试验结果分别偏小7.5％和15.8％;基于热分析法计算得到的相同条件下皱纹铝套结构电缆载流量为2 836 A,对比有限元仿真结果和试验结果分别偏小5.3％和8.6％.造成热分析法计算结果偏小的主要原因在于其仅考虑电缆热传导过程中的热阻影响,无法计算外部空气对流产生的热辐射对载流量的提高,且无法考量电缆结构内部空气对热传导的作用;有限元仿真计算方式在热传导作用之外还具备识别热辐射作用的能力,计算结果更为接近试验结果,差异来源主要为该文所建立的模型未准确表征电缆实际存在的空气隙和皱纹铝套结构,此外有限元仿真计算无法准确模拟实际试验时空气对流产生的电缆表面散热情况.