直流電力電纜的結(jié)構(gòu)與交流電纜相似，但其絕緣長(zhǎng)期承受直流運(yùn)行電壓。直流電力電纜具有工作電場(chǎng)強(qiáng)度高、絕緣厚度薄、電纜外徑小、重量輕、載流肘大、損耗小、沒(méi)有交變磁場(chǎng)等優(yōu)點(diǎn)。適用于長(zhǎng)距離直流輸電系統(tǒng)，尤其是跨越海峽的大長(zhǎng)度輸電線路。
在直流電纜中，金屬護(hù)套和鎧裝上不會(huì)有感應(yīng)電壓。不存在護(hù)套損耗間題，直流電纜的護(hù)套結(jié)構(gòu)主要考慮機(jī)械保護(hù)和防腐蝕，特別在直流海底電纜中，應(yīng)采用鎧裝等加強(qiáng)防護(hù)結(jié)構(gòu)，以避免外界機(jī)械力的損傷。迄今投入運(yùn)行的直流電纜的最高電壓為±800KV 。
離壓直流電纜的種類(lèi)
根據(jù)絕緣介質(zhì)的不同，直流高壓電力電纜可分為黏性浸漬側(cè)、充氣型，充油型以及聚合物絕緣到電纜。黏性浸漬型直流電纜在負(fù)荷變化條件下的最大工作場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)25kV/mm。因?yàn)椴恍枰┯?，尤其適用于長(zhǎng)距離海底敷設(shè)。為了避免浸漬劑過(guò)分流動(dòng)，這類(lèi)電纜不適合大落差敷設(shè)運(yùn)行。充氣型直流電纜的介質(zhì)，常選用高密度浸漬紙充一定壓力的絕緣氣體組成，有較高的介電強(qiáng)度。充油型直流電纜最大工作場(chǎng)強(qiáng)約為45kV/mm，具有較優(yōu)越的技術(shù)性能。通過(guò)在擠塑絕緣中添加無(wú)機(jī)填料，消除聚合物絕緣材料中空電荷的影響，可制成交聯(lián)聚乙烯絕緣的直流高壓電力電纜。
直流電纜的電場(chǎng)分布特性
1.交流電纜中電場(chǎng)應(yīng)力分布是恒定的。幾乎與溫度無(wú)關(guān)。導(dǎo)體附近最高。外層屏蔽最低，取決于絕緣系統(tǒng)的介電系數(shù)。
2.在直流電纜中，閃絕緣電阻隨溫度而顯著變化。故電場(chǎng)應(yīng)力也會(huì)隨之變化，電場(chǎng)應(yīng)力分布取決于絕緣電阻和電荷分布。穩(wěn)態(tài)下直流電纜的電場(chǎng)分布是山介質(zhì)的電導(dǎo)率控制的。
在交流電場(chǎng)中，復(fù)合絕緣的電場(chǎng)分布決定于介電常數(shù)，材料中正負(fù)電荷的遷移無(wú)法跟上工頻電場(chǎng)的快速變化，不會(huì)產(chǎn)生空間電荷;在直流電場(chǎng)中，電場(chǎng)按電阻率大小分布，形成空間電荷并影響電場(chǎng)分布;而在聚合物絕緣中，由于有大量的局部電子陷阱存在，空間電荷效應(yīng)特別嚴(yán)重。在絕緣材料中添加填料、極性聚合物等可戲少空間電荷。交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣部會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)而積累較多的空間電荷，不利電纜使用。空間電荷使電場(chǎng)強(qiáng)度E提高的倍數(shù)隨著加壓時(shí)間延長(zhǎng)而增加。有試驗(yàn)表明，長(zhǎng)時(shí)間加壓后絕緣中E的理論值和測(cè)量值可增至初始值的7～9倍。為獲得更高質(zhì)量的擠包型高壓直流電纜，其關(guān)鍵是消除絕緣材料中的空間電荷?？梢酝ㄟ^(guò)偶極子定向極化的無(wú)機(jī)填料抑制空問(wèn)電荷，或?qū)щ姛o(wú)機(jī)填料吸附載流子，降低空間電荷。實(shí)驗(yàn)表明：通過(guò)添加尢機(jī)填料，空間電荷的存在只使內(nèi)電極處電場(chǎng)強(qiáng)度増加10%～40%，很好地消除了空間電荷的影響。
在直流電纜中，金屬護(hù)套和鎧裝上不會(huì)有感應(yīng)電壓。不存在護(hù)套損耗間題，直流電纜的護(hù)套結(jié)構(gòu)主要考慮機(jī)械保護(hù)和防腐蝕，特別在直流海底電纜中，應(yīng)采用鎧裝等加強(qiáng)防護(hù)結(jié)構(gòu)，以避免外界機(jī)械力的損傷。迄今投入運(yùn)行的直流電纜的最高電壓為±800KV 。
離壓直流電纜的種類(lèi)
根據(jù)絕緣介質(zhì)的不同，直流高壓電力電纜可分為黏性浸漬側(cè)、充氣型，充油型以及聚合物絕緣到電纜。黏性浸漬型直流電纜在負(fù)荷變化條件下的最大工作場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)25kV/mm。因?yàn)椴恍枰┯?，尤其適用于長(zhǎng)距離海底敷設(shè)。為了避免浸漬劑過(guò)分流動(dòng)，這類(lèi)電纜不適合大落差敷設(shè)運(yùn)行。充氣型直流電纜的介質(zhì)，常選用高密度浸漬紙充一定壓力的絕緣氣體組成，有較高的介電強(qiáng)度。充油型直流電纜最大工作場(chǎng)強(qiáng)約為45kV/mm，具有較優(yōu)越的技術(shù)性能。通過(guò)在擠塑絕緣中添加無(wú)機(jī)填料，消除聚合物絕緣材料中空電荷的影響，可制成交聯(lián)聚乙烯絕緣的直流高壓電力電纜。
直流電纜的電場(chǎng)分布特性
1.交流電纜中電場(chǎng)應(yīng)力分布是恒定的。幾乎與溫度無(wú)關(guān)。導(dǎo)體附近最高。外層屏蔽最低，取決于絕緣系統(tǒng)的介電系數(shù)。
2.在直流電纜中，閃絕緣電阻隨溫度而顯著變化。故電場(chǎng)應(yīng)力也會(huì)隨之變化，電場(chǎng)應(yīng)力分布取決于絕緣電阻和電荷分布。穩(wěn)態(tài)下直流電纜的電場(chǎng)分布是山介質(zhì)的電導(dǎo)率控制的。
在交流電場(chǎng)中，復(fù)合絕緣的電場(chǎng)分布決定于介電常數(shù)，材料中正負(fù)電荷的遷移無(wú)法跟上工頻電場(chǎng)的快速變化，不會(huì)產(chǎn)生空間電荷;在直流電場(chǎng)中，電場(chǎng)按電阻率大小分布，形成空間電荷并影響電場(chǎng)分布;而在聚合物絕緣中，由于有大量的局部電子陷阱存在，空間電荷效應(yīng)特別嚴(yán)重。在絕緣材料中添加填料、極性聚合物等可戲少空間電荷。交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣部會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)而積累較多的空間電荷，不利電纜使用。空間電荷使電場(chǎng)強(qiáng)度E提高的倍數(shù)隨著加壓時(shí)間延長(zhǎng)而增加。有試驗(yàn)表明，長(zhǎng)時(shí)間加壓后絕緣中E的理論值和測(cè)量值可增至初始值的7～9倍。為獲得更高質(zhì)量的擠包型高壓直流電纜，其關(guān)鍵是消除絕緣材料中的空間電荷?？梢酝ㄟ^(guò)偶極子定向極化的無(wú)機(jī)填料抑制空問(wèn)電荷，或?qū)щ姛o(wú)機(jī)填料吸附載流子，降低空間電荷。實(shí)驗(yàn)表明：通過(guò)添加尢機(jī)填料，空間電荷的存在只使內(nèi)電極處電場(chǎng)強(qiáng)度増加10%～40%，很好地消除了空間電荷的影響。
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