基于分数阶XLPE电缆模型的高频信号传播特性研究

作     者：梁贵书 张艺驰 LIANG Guishu;ZHANG Yichi

作者机构：华北电力大学电力工程系河北保定071003 国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司石家庄050001 

出 版 物：《高压电器》 (High Voltage Apparatus)

年 卷 期：2020年第56卷第9期

页      面：172-178页

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：河北省自然科学基金资助项目(E2018502121) 

主　　题：交联聚乙烯电缆 传播特性 半导电层 Cole-Cole拟合 分数阶模型 

摘      要：当暂态高频信号在交联聚乙烯(XLPE)电缆中传播时,导体的集肤效应和半导电层的频变效应是导致高频信号衰减和分散的主要原因,而以往的整数阶电缆模型往往忽略内、外半导电层的频变效应,影响暂态分析的准确性,因此建立一个电缆分数阶宽频模型对于分析高频信号有着重要的意义。文中首先测量了电缆半导电层的相对复介电系数,使用Cole-Cole模型进行拟合后,利用拟合模型和圆柱形电容的计算公式推导出电力电缆内外半导电层的分数阶导纳参数。根据Boogs提出的径向电缆模型,建立起同时考虑电缆集肤效应和半导电层频变效应的分数阶电缆模型,基于该模型分析了电缆中高频信号的传播规律。最后,通过分数阶传输线方程的频域求解,将计算波形与PSCAD仿真结果以及实验测量波形进行对比,验证了本模型的精确性。