高压直流海缆XLPE绝缘空间电荷与电场分布特性研究进展及展望

高压直流海缆是大容量、低损耗、远距离跨海输电的核心装备,是实现规模化海上风电并网、电网跨海互联的关键基础。当前快速增长的海上风电发展需求,要求直流海缆具有更高运行电压、更大容量、更大长度,因此对交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)电缆绝缘材料提出了更高要求。文中首先综述了国内外高压直流海缆的发展历程,对比分析了XLPE绝缘与绕包绝缘的优势与不足。针对直流海缆绝缘面临的大长度连续挤出过程中的焦烧问题和工厂模塑接头绝缘界面问题,论述了XLPE绝缘焦烧产物和工厂接头绝缘界面缺陷对空间电荷与电场分布的影响规律及机理,介绍了全尺寸直流海缆空间电荷与电场分布特性的有限元仿真和数值计算方法,分析了稳、暂态工况下直流海缆XLPE绝缘空间电荷与电场分布的演变规律,阐明了直流海缆绝缘层厚度对空间电荷与电场分布的影响机理。最后,对直流海缆XLPE绝缘未来的发展进行了展望,指明了高压海缆绝缘国产化亟需解决的关键问题。