高压柔性直流(voltage-sourced converter-based high voltage direct current,VSC-HVDC)输电的直流电缆发生护套过电压可使屏蔽层击穿,导致电缆报废。为此,基于导纳矩阵,建立了直流陆缆的数学模型,给出了各参数的计算方法;同时,依托于厦门高压柔性直流输电示范工程,通过陆缆的级联模型和简化的交流源放电电路对不同工况的比较,具体地仿真分析了电缆主绝缘击穿时金属护套上的过电压特性。结果表明:分布参数电缆的模块化级联模型能够用于电缆主绝缘击穿时的仿真计算;高压柔性直流输电系统中当陆缆主绝缘击穿时,其护套过电压为高频电压,且达到kV量级,持续时间仅为2~3 ms;故障点距离换流站越近,护套过电压产生的应力就越大。因此,高压直流电缆的设计中必须考虑护套过电压保护,以确保屏蔽层不被击穿。 16高电压技术2017,43(11)图2陆缆基本单元结构图Fig.2Structu纵向导纳矩阵等给出了单芯电缆阻抗矩阵的计算方法[21]。对于基本单元为Δl的高压直流陆缆，22阶纵向阻抗矩阵Z7)式中：z1、z5分别为缆芯、护套外层阻抗；z2为缆芯与护套之间的绝缘阻抗；z3为护套内层阻抗；z4为护套上的互感阻抗；z6、z7分别为大地回路的互阻抗、自阻抗。各部分阻抗由式(8)—(13)进行计算：)其中式中：ri、re分别为陆缆各层的内、外半径；I1(x)、K1(x)为关于x的第1类修正Bessel函数；I2(x)、K2(x)为关于x的第2类修正Bessel函数；为双极陆缆缆间距离；ins为主绝缘磁导率；rinsi、rinse分别为陆缆主绝缘层的内、外半径；j为虚数单位；为角频率；ri-g为陆缆对地等效半径；ρ和分别为电阻率和磁导率；ρg和g分别为大地电阻率和磁导率；H、、g均为自定义变量。2.2横向导纳矩阵对于基本单元为Δl的高压直流陆缆，考虑电缆参数均匀分布， 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name44阶横向导纳矩阵YT的两端导纳均可通过式(17)计算insiinsiTAT：基于VSC-HVDC输电的直流电缆护套过电压建模3517在级联断面S2处使用Kirchhoff电流定律，护套过电压建模-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港液压滚圆机滚弧机折弯机同时考虑到向量ic=0，可得最终注入该系统中电流的矢量关系矩阵11eq22iuYiu(20)式中eqY为两基本单元级联后的等效矩阵[22]。各基本单元完全相同，即图3中各分块矩阵满足P=E、Q=F、R=G、S=H时，可用迭代关系式(21)进行N次迭代以等效1条基本单元数为2N的陆缆线路，即11eq11(+)(+)(+)(+)EFHEGFHEFYGHEGHGHEF(21)当电缆的电容参数均匀分布，即图1中导纳矩阵YTA=YTB时，由H=E、G=F可得基本单元的级联迭代式为金属护套过电压分析无铠装直流陆缆主要由缆芯、主绝缘、屏蔽层、护套和外护层组成，其中护套通常由皱纹铝制成的金属护套以及填充在屏蔽层和金属护套之间的阻水材料构成。运行中的高压柔性直流输电陆缆系统在主绝缘老化劣化或遭受击穿时，电流将通过金属护套馈入大地以形成通路，其中电容放电产生的交流分量将在皱纹铝套上感应电压并直接加在阻水层与屏蔽层上，当护套过电压时，将导致电缆结构遭受破坏。4.1交流分量等效方法图4为交、直流电流的故障通路。图4中：U为电压源电压；Ri、Li和Ci分别为放电通路各基本单元的电阻、电感和电容参数；C0为直流侧电容。将陆缆导体护套和护套大地之间的横向耦合导纳分开处理的条件下，回路中各基本单元的阻抗和导纳为护套过电压建模-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港液压滚圆机滚弧机折弯机 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name