- 頭條35kV一體化電容耦合器電場計算分析2019-11-06 作者：路杰、李冠群、艾晨光、孫紅華、任燕烽 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語張家口供電公司、北京諾德威電力技術開發有限責任公司、保定市第三中學的研究人員路杰、李冠群、艾晨光、孫紅華、任燕烽，在2019年第4期《電氣技術》雜志上撰文，針對35kV一體化電容耦合器容易出現局放不合格的情況，采用有限元分析方法，對35kV一體化電容耦合器進行電場分析計算，并查找局放不合格原因。主要比較了耦合器內部存在氣隙時電場分布變化情況，以及耦合器直徑對電場分布的影響。根據計算結果指出，要保證局放合格一方面生產制作過程中盡量減少不同材質接觸面產生氣泡，另一方面可以增大直徑來均勻電場。
隨著國家電力技術的不斷發展，自動化系統在國內得到越來越廣泛的應用。其中配電網自動化技術越來越受到人們的重視。配電網自動化技術是提高配電網供電質量的關鍵，而通信技術在配電自動化技術中占有相當重要的位置。
目前，配電網中智能裝置與主站系統的通信方式主要有無線方式、光纖通信方式、載波通信等，其中載波通信的特點是使用已有的配電線作為傳輸通道，不需要額外增加線路作為通信通道，從而節約了通信成本，適用范圍更加廣泛。一體化電容耦合器是電力載波通信的重要設備。一體化電容耦合器高壓端直接連接在高壓輸電線上，用于實現載波信號傳輸和工頻電流的隔斷。
調研表明，一體化電容耦合器容易出現局部放電不合格的問題。局部放電與其電場分布不均有關，因此可以通過分析耦合器的電場分布來解決局部放電的問題，為耦合器設計部門和生產部門提供依據。
圖1 一體化電容型耦合器電場計算模型
圖8 電場強度分布云圖
圖9 氣隙處電場強度分布云圖
結論
從以上電場強度仿真計算結果分析來看：
1）對于35kV一體化電容耦合器，其環氧與硅橡膠界面有無氣隙、環氧中的最大電場強度變化關系不大，在1059～1006V/mm之間，遠遠低于環氧的擊穿場強。
2）在環氧與硅橡膠界面加入氣隙后，氣隙附近的電場強度升高明顯。遠離氣隙位置基本無影響。
取氣隙電場強度較大的點進行分析，無氣隙時此處電場強度為411.8V/mm；有氣隙時電場強度為771.5V/mm，比無氣隙時大約升高87.3%。
3）一體化電容耦合器外徑加粗30mm，在耦合器直徑加粗后，氣隙附近電場強度明顯比未加粗 時低。
取氣隙電場強度較大的點進行分析，耦合器直徑未加粗且一個氣隙時電場強度為771.5V/mm；加粗后電場強度為544V/mm；加粗后大約降低30%。
因此，要保證一體化電容型耦合器局放合格，一方面生產制作過程中要盡量減少環氧與硅橡膠傘裙接觸面產生氣泡，避免氣泡位置電場畸變成為絕緣的薄弱點；另一方面可以適當增大直徑來均勻電場，以優化產品結構。
