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运行的主要因素,非线性材料能够在电场不均匀的情况下自行均化电场的分布,对电树枝的生长和空间电荷的产生起到明显的抑制作用。为此,尝试将非线性材料作为屏障层置于电缆屏蔽层与绝缘层之间,并采用多物理场耦合软件建立仿真模型,分别在不同温度梯度下研究屏障层结构对高压直流(HVDC)电缆绝缘中暂态和稳态电场分布、空间电荷的影响。仿真结果发现:与无屏障层相比,添加非线性屏障层的电缆绝缘中稳态及暂态电场强度最大值均有所降低,即屏障层结构能够抑制绝缘中空间电荷的注入,改善电场分布;屏障层越厚,绝缘中空间电荷越少,电场强度最大值越小,非线性屏障层-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机但界面电荷会有所增加。从上述结果可以看出:屏障层可均化电缆绝缘中的电场分布,但同时会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暂态电场分布和电荷分布的影响。1模型建立1.1电缆结构为研究不同条件下非线性屏障层对高压直流电缆稳态、本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/ 暂态电场分布和电荷分布的影响，本文采用运行电压U0=320kV，功率P=500MW的直流电缆的典型结构作为研究对象[11]。在内屏蔽层和绝缘层之间添加非线性屏障层结构，本文在仿真过程中所采用的屏障层厚度分别为1、2、3mm，线芯半径为23.9mm，内外半导电屏蔽层厚度均为2mm，绝缘层采用XLPE材料，外直径为96.4mm[12]，具有内屏障层结构的HVDC电缆模型见图1，图中Rin为绝缘内径，r为径向坐标，Rout为绝缘外径。1.2定义材料属性在该模型中，线芯设定为纯铜；内外半导电屏蔽层的相对介电常数为1000，电导率为0.01S/m；绝缘层的相对介电常数为2.11，非线性屏障层的介电常数为3.5，电导率由式(1)给出[13]，即()()Bsinh,expφqBEETAkTEγ=(1)式中：γ为电导率，S/m；A为与材料有关的常数，V/(·m2)；为活化能，eV；q为电子电荷量，C；kB为玻尔兹曼常数，J/K；B为电导率对电场的依赖系数，m/V；E为电场强度，V/m；T为温度，K。根据文献[14]拟合出XLPE和添加质量分数0.05%炭黑（CB）的纳米改性XLPE电导率，分别作为绝缘层和屏障层，具体参数见表1。绝缘层及屏障层中材料的电导率和电场强度、温度关系见图2。1.3线芯温度的设置研究表明，线芯在负荷过低时对应的载流量为800A，负荷正常时载流量为1000A、1200A，载流量为800A时对应的线芯最高温度为49.9℃，载流量为非线性屏障层-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/