矿用高压电缆绝缘中气隙缺陷处电场分布及影响因素分析

杨硕^1,2，耿蒲龙^1,2，曲兵妮^1,2，宋建成^1,2，刘聚财^1,2，田敏³

1. 太原理工大学矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室2. 太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室3. 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河矿

摘 要：为了全面掌握电缆绝缘中气隙缺陷处电场分布的影响因素及规律,以矿用高压XLPE电缆为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立了包含气隙缺陷的电缆结构模型;在对绝缘中气隙的形状、尺寸与电场强度的关系进行理论分析的基础上,仿真研究了气隙的形状、尺寸、位置及绝缘层厚度对气隙中电场分布规律的影响。结果表明,4种不同形状的气隙中,椭圆柱体气隙缺陷处的电场强度最大,且垂直于绝缘中电场方向的气隙长度越大,气隙中电场强度越大;对于气隙尺寸,r值越大,气隙处电场强度越大,而气隙大小的变化对气隙处电场强度的影响并不大;对于不同半径的气隙,随着气隙距离导体屏蔽层距离的增大,气隙处最大电场强度均先增大后减小;对于给定尺寸的气隙,随着绝缘层厚度的减小,气隙中电场强度与绝缘中电场强度均相应增大。这些结论为气隙缺陷局部放电等相关研究奠定了基础,同时也为电缆的运行与维护检修提供了技术指导。

关键词：矿用高压电缆;电缆绝缘;气隙缺陷;电场分布;缺陷形状;气隙尺寸;绝缘厚度;局部放电;