Page 39 - 网络电信2019年8月刊下
P. 39
解 决 方 案
静态电压值为127kV。同时，为简化ADSS光缆空间电场分析，将 图7为220kV输电系统中ADSS光缆的电场矢量图。由图7可
ADSS光缆的复杂结构等效为一个聚乙烯材料构成的整体。 见，电场方向均由高压输电线指向预绞丝处，电场强度矢量在
对于任一二维电场问题，如用电位函数φ=φ(x，y)描述场 靠近预绞丝端头处的最为集中，密集的电场强度矢量直接通过
的分布，则电位φ通常应满足如下边值问题: ADSS光缆汇入预绞丝。因此，ADSS光缆的易断缆段主要承受着
沿ADSS光缆轴向方向的电场。
（1）
三、试验与分析
式中:φ为电位;φ(x，y)为电荷密度;ε为介电常数;f 0 (S) 1、高电压模拟试验
为面积S上的边界条件。 为了分析ADSS光缆断缆原因，在实验室内采用工频交流耐
根据有限元方法的基本原理，式(1)所对应的等价变分问题 压试验装置和钢芯铝导线模拟高压输电系统，最高施加50Hz交
为: 流电压70kV。然后，再将一端接有预绞丝的ADSS光缆置于导线
正下方，其中ADSS光缆和导线间采用50cm的空气绝缘，且预绞
（2） 丝通过接地铜线接地，模拟现场ADSS光缆挂接在杆塔一端的情
况。
由于ADSS光缆计算场域S内的自由电荷密度φ(x，y)，则场 1)感应电流测量。调节电压由10kV至70kV变化，使用高精
方程式归结为拉普拉斯方程，其等价变分问题为: 度毫安表测量通过ADSS光缆预绞丝的电流，其测量值见表1。
表1 感应电流
（3）
有限元法用三角形剖分单元将待求解的二维场域离散化，
通过构造相应的插值函数，进行单元与总体能量泛函的离散化
分析，获得待求二维电场的有限元方程，最终求得待求场域S内
的电压电场等参数的分布矩阵 [13-14] 。
2、ADSS光缆的空间电场分布
根据ANSOFT仿真结果，在220kV输电系统中，ADSS光缆预绞
丝端部处的15cm内电场较强，超过电力行业标准耐电痕试验值
40kV/m，即该区间为ADSS光缆的易断缆段，其中预绞丝处的电
场强度最大为281.97kV/m，如图6所示。
图6 ADSS光缆电场分布云图
由表1可知，随着施加电压的增大，感应电流也随之增大。
当电压达70kV时，感应电流为0.358mA，该电流值远大于实验人
员在现场的测量值0.124mA，即实验室模拟情况比现场运行情况
更加严苛，更易出现“干带电弧”放电现象。
2)场强测量。调节电压由10kV至70kV变化，使用场强仪测
量ADSS光缆预绞丝端头处的电场强度，同时考虑到精确测量电
场的难度性，实验室测量值仅用于模拟现场情况验证，其测量
值见表2。
表2 预绞丝处电场强度
图7 ADSS光缆电场矢量图
64 网络电信 二零一九年八月
