35 kV冷絕緣高溫超導電纜的雷電沖擊特性研究

闞常濤 王銀順 付 瑜 張 瀚

(1華北電力大學新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室 北京 102206) (2華北電力大學高電壓技術(shù)與電磁兼容北京市重點實驗室 北京 102206)

35 kV冷絕緣高溫超導電纜的雷電沖擊特性研究

闞常濤1，2王銀順1，2付 瑜1，2張 瀚1，2

(1華北電力大學新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室 北京 102206) (2華北電力大學高電壓技術(shù)與電磁兼容北京市重點實驗室 北京 102206)

為了優(yōu)化35 kV冷絕緣高超導交流電纜的絕緣設(shè)計，研究了聚丙烯層壓紙(PPLP)在液氮環(huán)境中的絕緣特性，得到了它在液氮環(huán)境中的交流耐壓絕緣強度和雷電沖擊絕緣強度。根據(jù)實驗結(jié)果和35 kV紙絕緣電纜的國家標準，設(shè)計了35 kV冷絕緣高超導交流電纜主絕緣、應力錐的形狀、樣品的長度并且繞制了該電纜的試驗樣品。最后對電纜樣品進行了雷電沖擊試驗，樣品通過試驗驗證，表明電纜的設(shè)計完全符合國家標準要求。

冷絕緣 高溫超導電纜 絕緣設(shè)計 雷電沖擊試驗

1 引 言

高溫超導電纜憑借其傳輸電流大、結(jié)構(gòu)緊湊、損耗低等優(yōu)點有望成為下一代電力傳輸線、世界各國都在大力研究。超導電纜系統(tǒng)由超導體、絕緣、冷卻通道組成，為了獲得一個長期穩(wěn)定、安全、可靠運行的超導電纜，對電纜絕緣的研究是必不可少的[1]。根據(jù)絕緣層分布的位置，超導電纜的絕緣類型分為熱絕緣(WD)和冷絕緣(CD)2種。熱絕緣類型的超導電纜絕緣層分布在低溫容器外部，可以采用常溫材料如聚乙烯(PE)、交聯(lián)聚乙烯(XLPE)來作為絕緣，然而由于熱絕緣型超導電纜沒有超導屏蔽層，渦流損耗大，所以它輸送容量有限，只適合在中、低電壓等級情況下使用[2]。相反，冷絕緣型超導電纜絕緣層位于低溫容器內(nèi)，且利用超導帶材作為屏蔽層，渦流小、損耗低，所以它載流能力高，適用于較高電壓等級。冷絕緣型的超導電纜多采用聚丙烯層壓紙(polypropylene laminated paper，簡稱PPLP)繞包絕緣，對超導電纜絕緣的研究主要集中在PPLP絕緣特性、超導電纜絕緣設(shè)計、電纜終端等方面。

H J Kim、D S Kwag研究了用PPLP疊包纏繞主絕緣時，絕緣紙縫隙之間不同距離對擊穿電壓的影響，隨著絕緣紙縫隙之間距離的增大，交流擊穿電壓也增大，發(fā)當間隙距離等于大于8 mm時，擊穿電壓達到飽和，并且優(yōu)化了22.9 kV/50MVA高溫超導電纜的絕緣設(shè)計[3]。Woo-Jin Kim，Hae-Jong Kim研究了PPLP絕緣紙和環(huán)氧樹脂材料在液氮環(huán)境中的表面閃絡(luò)特性和擊穿特性，得出了擊穿電壓和閃絡(luò)距離之間的關(guān)系，設(shè)計了超導電纜接頭[4]。Jeon-Wook Cho研究了PPLP在液氮下的直流耐壓和雷電沖擊絕緣特性、直流極性反轉(zhuǎn)特性，根據(jù)實驗結(jié)果設(shè)計了250 kV直流超導電纜的絕緣[5]。中國電力科學研究院對35 kV高溫超導電纜終端絕緣進行研究，對套管式終端絕緣的局部放電，介質(zhì)損耗角，交流耐壓及電容量4個特性進行了實驗研究并給出了測試結(jié)果[6]。

然而，國內(nèi)對35 kV超導電纜的絕緣研究較少，為了設(shè)計35 kV超導電纜的絕緣，本文通過制作并測試PPLP小樣品，研究了PPLP在液氮下的交流耐壓絕緣特性和雷電沖擊絕緣特性，根據(jù)實驗結(jié)果設(shè)計了35 kV超導電纜主絕緣的厚度、應力錐的形狀、樣品的長度并纏繞了電纜樣品，利用Ansys仿真分析了電纜樣品在200 kV時電場強度的分布，最后對電纜樣品進行了雷電沖擊試驗。

2 PPLP低溫下的絕緣特性

PPLP是一種性能優(yōu)越的絕緣材料，它由2層25 μm厚的牛皮紙和中間厚度為69 μm的聚丙烯薄膜層壓而成，它絕緣強度高、介電損耗低、低溫性能優(yōu)越，目前被大量應用為超導電纜的絕緣材料[7]。冷絕緣高溫超導電纜的絕緣是由PPLP和液氮組成的復合絕緣系統(tǒng)，復合絕緣的優(yōu)點是超導電纜由低溫所引起的形變可以很好的被電纜本身所吸收，超導電纜的絕緣由多層絕緣紙帶繞包而成。所以為設(shè)計出一個長期、穩(wěn)定、安全運行的35 kV超導電纜，對PPLP在低溫下絕緣特性的研究就顯得尤為重要。

2.1 小樣品的制作

為了研究PPLP在液氮中的絕緣特性先要制作試驗小樣品，然后對其進行交流擊穿試驗和雷電擊穿試驗，獲得相應的耐壓絕緣強度。試驗小樣品的電極結(jié)構(gòu)和絕緣方式與實際超導電纜的一樣，制作小樣品時先在直徑為20 mm的銅管上纏繞2層厚度為0.15 mm的碳紙，保證銅管高壓端電場的均勻分布，然后在碳紙外圍纏繞7層厚度為0.12 mm的PPLP紙作為絕緣層，最后在PPLP外側(cè)纏繞2層碳紙和一層金屬網(wǎng)，從金屬網(wǎng)上用鐵絲引出一條接地線，為了避免絕緣層上接地碳紙截止處因電場強度集中而發(fā)生擊穿，使擊穿發(fā)生在有效長度內(nèi)，樣品的兩端分別用PPLP纏繞了應力錐，制作完成的樣品如圖1。試驗樣品的總長度為500 mm，有效長度為中間30 mm，用于實驗測試的絕緣層厚度為0.84 mm。所用的碳紙和PPLP在纏繞之前都放在烘干房中進行了4個小時的105 ℃的烘干以去除其中的潮氣[7]。碳紙和PPLP的纏繞方式都采用對縫疊包工藝，將碳紙和PPLP用裁紙機統(tǒng)一裁成寬度30 mm的紙帶，為了防止超導電纜彎曲時絕緣層發(fā)生褶皺損壞，纏繞時上下2層紙帶的重疊率為30%，同一層紙帶之間留有1—2 mm的縫隙[4]。具體疊包工藝效果如圖2。

圖1 制作完成的小樣品Fig.1 Prepared mini model

圖2 對縫疊包工藝Fig.2 View of processing insulation for cable

2.1 小樣品的絕緣測試

將制作完成的試驗樣品分為2組，每組10個樣品，分別對其進行交流擊穿試驗和雷電擊穿試驗。交流擊穿實驗所用的變壓器為10 kV/120 kV無局放工頻變壓器，交流擊穿試驗采用連續(xù)均勻升壓方式，速度約1 kV/s直至小樣品被擊穿。雷電沖擊所用的變壓器為1 100 kV沖擊電壓發(fā)生器，它可以產(chǎn)生正極性或負極性的標準雷電沖擊全波(1.2±30%/50±20%us)。實驗時從40 kV等級開始，做3次沖擊；之后每個等級增加20 kV，每個等級做3次沖擊，直至小樣品擊穿。當擊穿發(fā)生時，記錄擊穿電壓，除以絕緣層的厚度，即可得到耐壓絕緣強度。

韋伯分布是隨機變量分布之一，是可靠性分析及壽命檢驗的理論基礎(chǔ)。由于韋伯分布是根據(jù)最弱環(huán)節(jié)模型得出的，在電介質(zhì)體擊穿電壓(場強)的分散性統(tǒng)計方面和實際吻合較好[8]，所以用3參數(shù)韋伯分布來對試驗結(jié)果進行概率統(tǒng)計，在計算時先做2參數(shù)韋伯分布計算，取此時所得概率為0.1%時所對應的擊穿場強值作為E0值，進而再做3參數(shù)韋伯分布計算。最后取3參數(shù)韋伯分布中擊穿概率為0.1%時PPLP的擊穿絕緣強度作為交流超導電纜絕緣設(shè)計的重要參數(shù)。由圖3可知， 在液氮和0.1個大氣壓力下，0.12 mm厚PPLP的交流耐壓絕緣強度34.75 kV/mm，雷電沖擊耐壓絕緣強度為69.42 kV/mm。

圖3 PPLP交流耐壓和雷電沖擊絕緣強度的韋伯分布圖Fig.3 Weibull plot of PPLP’s AC and impulse breakdown strength

3 35 kV交流超導電纜絕緣的設(shè)計及試驗

3.1 超導電纜主絕緣的設(shè)計

電纜模型的設(shè)計參數(shù)主要有導體尺寸、絕緣耐受電壓和絕緣材料介電強度。在本次35 kV超導電纜的設(shè)計中，導體骨架采用彎曲性能良好的直徑為33 mm的波紋管。根據(jù)國家標準GB/T12976.3-2008《額定電壓35 kV及以下紙絕緣電纜及其附件》、GB/T12706.3-2008《額定電壓1 kV(Um=1.2 kV)到35 kV(Um=40.5 kV)擠包絕緣電力電纜及附件》，對于制作完成的35 kV的紙絕緣電纜要分別通過交流耐壓試驗、雷電沖擊試驗和局部放電試驗的驗證，試驗要求如表1。

表1 35 kV電纜的試驗要求

由于電纜電極結(jié)構(gòu)為共軸圓柱模型如圖4，因此在設(shè)計電纜主絕緣時，需要用到共軸圓柱模型電場強度公式(1)計算絕緣層厚度[9]。為了滿足國標試驗的要求，在設(shè)計絕緣時分別根據(jù)PPLP的交流耐壓強度、雷電沖擊強度和局部放電起始場強對絕緣厚度進行計算，然后取3者之中最大者，因此可以由式(1)得到主絕緣厚度的計算公式(2)、(3)、(4)。

圖4 共軸模型圖Fig.4 Schematic diagram of coaxial model

(1)

根據(jù)PPLP的工頻耐壓絕緣強度，主絕緣厚度：

(2)

根據(jù)PPLP的雷電沖擊絕緣強度，主絕緣厚度：

(3)

根據(jù)PPLP的局部放電的最小起始場強，主絕緣厚度：

(4)

式中：rc為電纜導體外徑，mm(為銅管半徑和3層碳紙厚度之和，取16.95 mm)；Uac為交流耐壓值，kV；Uimp為雷電沖擊電壓峰值，kV；Upc為局部放電電壓值，kV；Eac為PPLP交流耐壓場強，kV/mm；Eimp為PPLP雷電沖擊場強，kV/mm；Epc為PPLP局部放電起始場強，kV/mm。根據(jù)PPLP的絕緣特性試驗結(jié)果，Eac、Eimp分別為34.75、69.42 kV/mm；根據(jù)參考文獻，PPLP的局部放電起始場強Epc取22 kV/mm[10]。

計算要求和結(jié)果如表2，由表可知雷電沖擊實驗釋放的能量更大，它對絕緣厚度的要求更高，因此電纜主絕緣的厚度就取雷電沖擊公式計算的絕緣厚度，但是為了留有裕度和滿足工藝的需求，將絕緣厚度取整數(shù)為4 mm，因此本體絕緣外徑R為20.95 mm。

表2 不同試驗超導電纜絕緣的厚度

與PPLP小樣品絕緣特性試驗一樣，為了防止接地極截止處電場強度過于集中絕緣層發(fā)生擊穿，電纜樣品的兩端也要纏繞應力錐。應力錐是在電纜屏蔽層中斷處添加的一個錐體，錐體通過加厚屏蔽層零電位截止處的絕緣厚度或延長高電位降落距離，來達到緩解電場集中、優(yōu)化電場分布、保證電纜絕緣不被破壞的作用[4]。應力錐的設(shè)計只考慮工頻耐壓場強即可，應力錐結(jié)構(gòu)的電氣計算，主要是確定增繞絕緣層的厚度、應力錐的長度、應力錐的形狀[11]。

電纜本體最大工作場強即為主絕緣表面的電場強度，由式(1)計算得最大工作場強E1=20.466 6 kV/mm。計算增繞絕緣層的厚度可根據(jù)終端絕緣最大允許場強來確定，由于實驗時增繞絕緣層是由手工纏繞，所以導體層表面的最大允許工作場強比電纜本體最大場強低，為電纜本體最大工作場強的50%，En=0.5E1，應力錐的示意圖如圖5。

圖5 應力錐示意圖Fig.5 Schematic diagram of cone stress

增繞絕緣厚度為：

(5)

同樣考慮到應力錐實際纏繞時的工藝和裕度要求，取Δt=5.5 mm，增繞絕緣應力錐外徑Rn=26.45 mm。

當絕緣強度滿足要求時，也可以直接用單直線錐AB代替理想應力錐面，既保證了方便的加工工藝，又縮短了應力錐的軸向長度，減少了絕緣材料的使用量，應力錐軸向長度計為式[11]。

(6)

式中：Et為連接處絕緣層最大允許軸向場強，一般取電纜本體最大工作場強的1/10—1/20，Et=0.05E1。同樣根據(jù)實際工藝要求，取Lk=55 mm。

爬電距離(干弧距離)是指高壓絕緣子在正常帶有運行電壓的2個金屬部件間外部空間的最短距離。在對樣品電纜進行雷電沖擊試驗時，為保證樣品高壓端和接地極間不會沿著PPLP表面發(fā)生閃絡(luò)放電，要增加樣品接地極到高壓端間的爬電距離。對于雷電沖擊試驗來說，在空氣中爬電距離的經(jīng)驗電場強度為5.5 kV/cm[12]。據(jù)此可以計算出電纜樣品接地極到高壓端的爬電距離為37 cm。因為樣品的雷電沖擊試驗是在液氮中進行，液氮介電常數(shù)為1.4大于空氣介電常數(shù)，所以37 cm的爬電距離遠能滿足本次試驗要求。根據(jù)上述要求制作電纜樣品，纏繞方法與小樣品纏繞方法類似，設(shè)計完成的樣品和實物如圖6。

圖6 35 kV超導電纜樣品Fig.6 Prototype of 35 kV HTS cable

3.2 主絕緣的仿真分析

采用Ansys仿真軟件對電纜樣品進行電場強度分析，由于雷電沖擊的峰值為200 kV，因此高壓端施加的電位即為200 kV，分析雷電沖擊試驗時電纜樣品最高電位時電場強度的分布。在圖7中，中間部分為高壓端即波紋管電場強度分布，粗線部分為絕緣層PPLP上電場強度的分布，碳紙截止處為粗線部分右端粗頭部分，右端PPLP絕緣層上沒有接地。圖8與圖7接地分布相反，由圖8可以看出電纜樣品上最大電場強度為51.989 kV/mm，小于PPLP的雷電沖擊絕緣強度Eimp=69.42 kV/mm，因此絕緣設(shè)計滿足要求，且最大電場強度分布在有效長度內(nèi)。另外，對比圖8和圖7可以看出，應力錐將接地極截止處電場強度從61.934 kV/mm降為23.106 kV/mm，大大減弱了接地極截止處的電場強度，防止了擊穿的發(fā)生。

圖7 未加應力錐的電場強度分布Fig.7 Electric field strength distribution without cone stress

圖8 加應力錐后的電場強度分布Fig.8 Electric field strength distribution with cone stress

因此，高校輔導員要全面了解新媒體發(fā)展給高校學生帶來的影響，通過運用新媒體技術(shù)推動高校學生思想素質(zhì)的提升，促使學生合理使用各種新媒體，接受積極有益的信息。

4 超導電纜的雷電沖擊試驗

35 kV紙絕緣電纜的雷電沖擊試驗，采用正負極性標準雷電沖擊波(1.2±30%/50±20%us)，對試驗樣品各進行10次試驗，試驗樣品不發(fā)生擊穿，則樣品通過國家標準要求。如果所施加的耐受沖擊電壓值低于3%容許偏差下限，該次不予計數(shù)，應當適當調(diào)整充電電壓值，并相應補充施加耐受沖擊電壓值[11]。

4.1 試驗裝置及結(jié)果

試驗裝置如圖9所示，杜瓦直徑1 m、高2.2 m為雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)，中間抽真空，杜瓦上方坐落著一根110 kV低溫高壓套管，套管可以浸入到液氮中使用。電纜樣品連接到套管下端的均壓球上，樣品下端連接均壓環(huán)，防止試驗時發(fā)生電暈放電。為了使樣品底部滿足電氣絕緣要求，增加均壓球底部與杜瓦底部的距離，在杜瓦和套管法蘭之間墊了一個環(huán)氧圓筒。

圖9 雷電沖擊試驗裝置Fig.9 Apparatus of impulse lighting test

試驗所用沖擊電壓發(fā)生器額定電壓為1 800 kV、額定儲能為90 kJ，級數(shù)為10級，級電壓為100 kV。試驗時，將連接好的高壓套管和樣品緩慢放到已經(jīng)充滿液氮的杜瓦中，靜置4個小時，待樣品充分冷卻后，先進行10次正極性雷電沖擊試驗，再進行10次負極性雷電沖擊試驗并記錄試驗結(jié)果，其中正極性試驗波形和電壓記錄如圖10，最后電纜樣品通過正負極性各10次雷電沖擊試驗而沒有發(fā)生擊穿，說明通過試驗驗證，電纜設(shè)計滿足國家標準要求。

圖10 雷電沖擊電壓波形記錄Fig.10 Waveform record of impulse lighting withstand voltage

5 結(jié) 論

主要通過研究PPLP在低溫下的絕緣特性，得到了PPLP絕緣紙在液氮環(huán)境下的交流耐壓絕緣強度、雷電沖擊絕緣強度。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用電纜模型絕緣厚度的計算公式設(shè)計了35 kV超導電纜的主絕，利用應力錐計算公式設(shè)計了增繞絕緣厚度、應力錐的形狀和樣品的橫向長度，繼而纏繞了電纜的試驗樣品。通過分析電纜樣品在200 kV時的電場強度，發(fā)現(xiàn)電纜設(shè)計合理，最后對電纜樣品進行雷電沖擊試驗，試驗結(jié)果完全滿足國家標準對35 kV紙絕緣電纜電纜雷電沖擊試驗的要求。

1 S H Kim，J H Choi，W J Kim，et al. Electrical insulation characteristics of PPLP as a HTS DC cable dielectric and GFRP as insulating material for terminations[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2012，22(3)：7700104.

2 Jin-Wook Choi，Jae-Hyeong Choi，Hae-Jong Kim，et al. Manufacture and insulating test of a mini-model for 154kV-class HTS cables[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2009，19(3)：1789-1792.

3 H J Kim，D S Kwag，J W Cho，et al. Insulation studies and experimental results for high-T superconducting power cable[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2005，15(2)：1727-1730.

4 Woo-Jin Kim，Hae-Jong Kim，Jeon-Wook Cho，et al. Electrical and mechanical characteristics of insulating materials for HTS DC cable and cable joint[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2015，25(3)：7700104.

5 Woo-Jin Kim，Hae-Jong Kim，Jeon-Wook Cho，et al. Insulation characteristics of PPLP and design of 250kV class HTS DC cable[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2015，25(3)：7700904.

6 Xiaohua Huang，Hongjie Zhang，Ming Qiu，et al. Development and test of 35kV/2kA high temperature superconducting cable termination[C]. 47th International Universities Power Engineering Conference(UPEC)，London，2012：1-4.

7 D S Kwag，V D Nguyen，S M Baek，et al. A study on the composite dielectric properties for an HTS cable[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2005，15(2)：1731-1734.

8 李光杰. 納秒脈沖下變壓器油中絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)特性的實驗研究[D].北京：中國科學院電工研究所，2006.

9 Y S Kim，D S Kwag，H J Kim，et al. Research on insulation design of 22.9kV high-T superconducting cable in Korea[J]. IEEE Trans. Power Delivery，2005，20(2)：554-559.

10 Masashi Yagi，Jin Liu，Shinichi Mukoyama，et al. Experimental results of 275kV 3kA REBCO HTS power cable[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2015，25(3)：5401405.

11 程遠. 220kV冷絕緣高溫超導電纜終端應力錐的研究[D].北京：華北電力大學，2014.

12 W Choi a，J H Choi a，H J Kim b，et al. A study on designing the electrical insulation of condenser-type terminations for 154kV class HTS cables[J]. J Physica C，2009，469：1707-1711.

13 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB/T3048.13-2007電線電纜電性能試驗方法，第13部分：沖擊電壓試驗[S]. 北京：中國標準出版社，2008.

《低溫工程》期刊稿件撰寫要求

1、向本刊投稿可通過本刊網(wǎng)站稿件采編系統(tǒng)(網(wǎng)址：http://www.dwgc.net)，也可將稿件通過電子郵件發(fā)送到dwgc@263.net，同時將作者姓名、性別、出生年月、職稱、學位及詳細聯(lián)系方式(電話、通信地址及郵編)、論文所屬項目或基金名稱及編號等信息列于稿件正文最后。

2、稿件須有學術(shù)性、創(chuàng)新性，論點明確、數(shù)據(jù)可靠、邏輯嚴密，5000字左右。內(nèi)容應包括：中英文標題、作者姓名、作者單位、摘要和關(guān)鍵詞，以及正文及參考文獻等。

3、中英文摘要200-300字，內(nèi)容相互對應，采用第三人稱表述，包括目的、方法、結(jié)果和結(jié)論等，能準確、具體、完整地概括原文內(nèi)容。

4、量和單位名稱、符號要前后統(tǒng)一，符合國家法定計量單位最新標準，字符的大小寫、正斜體、黑白體、上下角標應清楚。

5、圖、表要同時有中英文標題，且圖、表隨文出現(xiàn)。插圖建議用jpg格式、灰度圖，確保清晰，圖上的標注(物理量符號除外)要使用中文文字，坐標軸使用標準的中文或英文量、單位符號，標注及坐標軸都不要使用文本框形式。

6、公式使用Word2000(或2003版)自帶的公式編輯器(不要使用其它專用公式編輯器軟件)，量符號要解釋名稱并給出使用單位。簡單的公式或字符，請直接使用英文字母、希臘字符排版。

7、參考文獻應為必須引用的必要文獻，不必要的文獻盡量不用，以盡可能減少版面占用，一般以10篇以內(nèi)為宜，按出現(xiàn)順序編號，與正文中引用的位置一一對應。文獻作者3名以內(nèi)全部列出，4名以上則列前3名，后加“，等”或“, et al.”。中文參考文獻需同時標注相同的英文內(nèi)容，其中：引用的連續(xù)出版物類文獻，其對應的英文內(nèi)容一般可直接從引用的文獻中直接獲??；其它類文獻對應的英文內(nèi)容一般需要作者自行翻譯。引用的中文參考文獻中-英雙語對照標注方式及格式示例如下：

1 楊世銘，陶文銓. 傳熱學[M]. 北京：高等教育出版社，1998：324-326.

1 Yang Shiming，Tao Wenquan. Heat Transmission Science[M]. Beijing：Higher Education Press，1998：324-326.

2 丁閃，王毅，李冀鵬，等. 液氫循環(huán)預冷泵用電機的研制[J]. 低溫工程，2013(6)：48-51.

2 Ding Shan，Wang Yi，Li Jipeng，et al. Development and experiment research of liquid hydrogen recirculation pre-cooling pump motor[J]. Cryogenics，2013(6)：48-51.

Experimental research on lighting impulse characterization of 35 kV CD HTS cable

Kan Changtao1，2Wang Yinshun1，2Fu Yu1，2Zhang Han1，2

(1State Key Laboratory for Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources，North China Electric Power University，Beijing 102206，China) (2Key Laboratory of HV and EMC Beijing，North China Electric Power University，Beijing 102206，China)

To optimize the electrical insulation design of high temperature superconducting(HTS)of 35kV class cold dielectric(CD)cable, the insulation properties of polypropylene laminated paper(PPLP)in liquid nitrogen was investigated.The alternative current(AC)and lightning impulse breakdown strength of PPLP was obtained by experiment. Based on the experiment results and the standard technical specification of 35kV class cables，thickness of insulation，shape of cone stress and the length of model cable for 35kV class HTS power cable was designed, and the prototypes of HTS cable were also fabricated. The property of prototype cable was evaluated by lighting impulse test，which shows that the designed cable meets the standard technical specification of 35kV class cables.

cold dielctric(CD)；HTS cable；insulation design；impulse lighting test

2016-06-15；

2016-11-23

新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室(華北電力大學)資助(KZ0002)。

闞常濤，男，24歲，碩士研究生。

TB663

A

1000-6516(2016)06-0036-07