关键词:
电力电缆
金属屏蔽层
高频电路模型
传播特性
时域有限差分法
摘要:
随着城市化的不断发展,城市的用电量急剧上升,作为城市配电大动脉的电力电缆得以越来越广泛的应用。然而近年来,由于电力电缆绝缘劣化而引起的火灾事故不时发生,对电力系统的安全运行和居民的生产生活构成了严重威胁,这使得对电力电缆的绝缘检测与性能评估迫在眉睫。局部放电检测是现阶段较为主流评估电力电缆绝缘性能的方法,但其检测灵敏度不太令人满意,主要原因是对电力电缆内部信号的传播规律认识较为粗略,对电力电缆信号传播规律的研究不够完善。因此,本文对实际运行中电力电缆的信号传播规律进行研究,具有非常重要的理论意义与工程价值。本文从实际运行中的电力电缆出发,首先建立了实际运行电力电缆分布参数电路模型,其次并对两种不同结构类型的单芯交联聚乙烯金属屏蔽电力电缆分布参数进行了计算,进而求解得到电力电缆中心导体和金属屏蔽层的电压与电流数学表达式。本文分析了交流稳态高频信号在这两种电力电缆中的传播规律,并且对两种电力电缆的信号传播特征参数进行求解,通过与经典传输线模型的特性参数对比分析,验证了本文提出模型的正确性。再次,本文建立了电力电缆的电导衰减近似模型和介质衰减近似模型,分析了电力电缆各层结构对交流稳态高频信号的衰减贡献,结果表明,金属屏蔽层引起的衰减约占电导衰减的40%,进而说明本文提出的集中参数电路模型中考虑金属屏蔽层纵向电阻的必要性。最后,本文利用时域有限差分法对交流稳态特高频信号在电力电缆中的传播规律进行分析,推导了电力电缆在旋转对称坐标系下的二维时域有限差分方程,并在时域有限差分软件XFDTD进行了仿真分析,得出了交流稳态特高频信号的传播规律。