一起35 kV内锥插拔式电缆终端击穿故障分析

针对一起35 kV变电站主变高压侧内锥插拔式电缆终端击穿故障原因进行了分析.通过解体检查,发现故障原因为终端应力锥内主绝缘与承力环间有一明显不应存在的空隙,在长期运行电压作用下存在局部放电,导致电缆主绝缘及应力锥内壁绝缘劣化,并沿着应力锥内壁绝缘相对薄弱处延伸发展,在合闸投运操作过电压作用下造成击穿.     

基于多物理场的预置式（插拔式）海底电缆终端电场优化研究

电缆终端电场分布优化研究是海底电缆安全运行和试验迫切需要解决的问题,为提高其运行的安全性与可靠性,可对电缆终端电场分布进行优化。文中基于有限元法对海底电缆终端电场进行多物理场耦合研究分析,综合考虑终端实际运行环境及实际生产情况,采用电流—温度—电压仿真法对电缆主绝缘及应力锥绝缘部分材料进行优化分析,同时对应力锥金属部分曲率及应力锥金属与绝缘部分比例分配进行优化,寻求终端电场分布的最优化。结果表明:采用与电场、温度相关的非线性材料对终端电场分布很大改善,应力交界点电场强度降低幅度为25.83%,交界面上的最大电场强度降低幅度为12.91%;对金属应力的曲率和金属与绝缘部分比例分配分别优化和同时优化作对比,当金属应力的曲率半径为81 mm,增加金属应力20 mm时,电场改善程度最大,应力交界点电场强度降低幅度达到27.47%,交界面上的最大电场强度降低幅度也高达24.55%,提高了海底电缆终端的可靠性与安全性。     

电缆故障导致变电站多条出线跳闸原因分析

文中分析某220 kV变电站近区110 kV电缆终端运行中击穿接地故障和变电站3条220 kV出线跳闸事故,指出电缆终端应力锥在安装过程中损伤了主绝缘,绝缘材料在长期局部放电作用下发生劣化是发生击穿的原因。电缆故障后,因蓄电池组存在开路导致直流Ⅰ段母线失压,从而导致线路跳闸。最后针对跳闸原因提出了解决措施和建议。     

35kV电缆终端放电及隐患排查方法分析

发生的一起35 k V电缆终端局部过热认为是电压致热性危急缺陷。停电解体检查发现因工艺问题使半导体出现尖端,形成局部放电造成电缆过热。对以往电缆终端故障综合分析,发现电缆安装工艺质量关键在于控制电缆应力锥的质量。文中通过解剖冷缩终端释义了应力锥安装位置的质量关键点,并推荐了工程中常见的电缆终端延长方案和在运电缆终端应力锥安装工艺隐患排查方法。     

一起220kV电缆主绝缘击穿原因分析

电缆在实际的敷设、接头制作以及运行过程中往往会遭受到难以预料的损伤从而导致其绝缘性能下降,引发击穿,影响电力系统的正常安全运行环境。为了研究导致电缆主绝缘击穿的因素,以一起220 kV故障电缆为例,对其进行解剖分析,发现导致其发生击穿事故的诱因包括接头制作过程中预制件发生位错、主绝缘表面存在刀痕以及主绝缘存在微孔。预制件的位错会导致电缆主绝缘表面电场不均匀,易产生放电现象而引发击穿;通过仿真计算分析了主绝缘在表面存在刀痕以及内部靠近铜芯处存在微孔的情况下的电场分布,发现主绝缘表面刀痕处的电场会急剧增大,容易诱发强烈的局部放电而引起击穿,而铜芯附近的微孔内的局部电场强度会畸变增强,易引发局部放电从而形成放电通道。综上分析,预制件位错、表面划痕及内部微孔等会导致电缆主绝缘电场畸变的因素是导致电缆发生击穿的主要诱因。     

10kV电缆终端绝缘气隙缺陷的局部放电及缺陷表面烧蚀特征

为研究电缆终端主绝缘含气隙缺陷下的局部放电(PD)及缺陷表面的形貌特征,通过在10 k V电缆终端上制作典型的气隙缺陷,利用电缆附件电热老化平台模拟终端的实际运行工况并加速老化,利用罗戈夫基线圈传感器提取终端在不同老化时刻下的PD数据,并用扫描电镜(SEM)对气隙缺陷的表面形貌特征进行观察。结合气隙缺陷内部的电场分布进一步分析终端PD的发展规律。结果表明:电缆终端的PD及气隙缺陷表面的形貌特征在不同老化时刻下呈现明显差异,缺陷表面XLPE的碳化过程提高了气隙缺陷的表面电导率,加快了缺陷表面电荷的耗散速度。     

极寒环境下户外充油电缆终端故障机理研究

户外充油电缆终端是高压输变线路中的关键附件,在寒冷天气下,国内连续发生多起高压电缆终端故障,严重影响电网运行安全。为此,本文设计了充油电缆终端主绝缘-应力锥界面绝缘等效试验装置,分别测试了10℃及-30℃下硅橡胶/XLPE界面涂覆硅油对局部放电活动的影响,并基于微观观测及电场仿真手段对故障机理进行探究。结果表明：在10...     

一起高压电缆终端炸裂事故分析

针对某变电站站用变高压侧电缆终端炸裂事故,对电缆终端进行解剖检查,并从理论上分析了交联聚乙烯电缆终端炸裂的故障机理和物理过程.分析认为,电缆终端制作过程中内表面受损、内部有气隙存在造成了电缆终端内部电场分布不均匀,运行中发生局部放电,长时间后其绝缘劣化受损,在过电压情况下,受损部位主绝缘被击穿导致事故,由此提出了相应的...     

220kV变压器电缆终端起火事故分析

为确定某220 k V变电站变压器电缆终端起火故障后引起的变压器本体故障跳闸事故原因,掌握了事故前站内运行工况,了解了故障设备的情况及事故发生、扩大的经过,现场的处置情况。通过对环境温度、变压器电缆油箱结构、放电点、排油注氮装置、电缆终端结构进行分析,并利用边界元法计算了电缆油箱内部电场分布,分析了事故发生、扩大的原因,得出了事故主因是电缆终端绝缘降低及无压力释放装置导致起火及事故扩大,并据此提出了针对此类情况防止事故重复发生的对策。实践证明此对策对防止200 k V变压器电缆终端的起火事故的发生有一定的参考价值。     

220kV户外电缆终端爆炸事故分析

针对吉林电网某220 kV电缆终端爆炸事故,对电缆终端、应力锥本体进行X光拍照及解体检查,参考检测结果进行故障原因排查。结合现场检查结果,利用有限元仿真分析验证放电发展路径,并对放电发展路径进行理论分析,结果表明:主要原因是由施工过程中的工艺不良造成,并对该线路提出整改建议。     

10 kV电缆中间接头典型施工缺陷的电场及局放特性研究

电力电缆故障多发生于中间接头位置,而施工缺陷是引发中间接头故障最主要的原因。为评估电缆中间接头典型施工缺陷的危害性,文中建立电缆中间接头三维有限元模型,分析电缆中间接头存在硅脂涂抹不均匀、主绝缘划伤和接头受潮3种施工缺陷时的电场分布规律,探究不同缺陷位置与场强之间的关系,并搭建工频交流电压局放试验平台对试样进行局放试验。结果表明:硅脂涂抹不均匀时,空气间隙在应力锥周围造成的电场畸变程度最严重;远离应力锥时,场强逐渐减小。主绝缘划伤时,电场畸变最为严重,空气间隙在外半导切断处场强最大。接头受潮后,当水膜位于应力锥附近时,电场畸变程度最为剧烈。相同加压条件下,接头受潮、硅脂涂抹不均匀、主绝缘划伤3种缺陷造成局部放电的次数依次增加。     

±320kV直流电缆交联聚乙烯/三元乙丙橡胶附件击穿特性

高压直流电缆接头与终端为电缆系统故障的多发点,其击穿强度为直流输电系统安全稳定运行的重要基础。文中以±320 kV高压直流海底电缆中交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)/三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)附件为研究对象。首先,研究电缆及附件负荷循环耐压试验,发现附件界面为击穿薄弱环节;其次,研究绝缘材料电导率随温度变化特性对电场分布的影响规律,通过有限元仿真模拟电缆空载和满载运行时附件的温度分布与电场分布,发现最大电场出现在电缆绝缘靠近附件应力锥一侧,为29.5 kV/mm,低于附件材料的击穿场强;最后,研究界面在直流电场下空间电荷特性对电场分布规律的影响,通过电声脉冲法测试复合叠层片状样品介质界面的空间电荷及其电场分布,发现场强畸变率约为100%~200%。同材料本征绝缘匹配相比,界面空间电荷积聚对附件内部电场造成的畸变程度更严重,在后续附件提升中应更注重开发抑制空间电荷的绝缘材料。     

施工缺陷对超导电缆中间接头内电场分布的影响

中间接头在高温超导电缆中是最薄弱的环节,制造和施工环节中造成的任何缺陷都有可能在运行时产生电场畸变,缩短中间接头使用寿命,施工缺陷严重时可能引发电缆局部放电、击穿等事故。为此本文利用有限元仿真软件分析了绝缘层划伤、绝缘层杂质、超导带焊接毛刺三种典型施工缺陷对接头内电场分布的影响规律。研究结果表明,绝缘层划伤存在空气隙时,最大电场强度随着空气隙厚度增加而减小;而当空气隙厚度保持不变时,最大场强与空气隙长度呈正相关增大。绝缘层残留杂质时,半导电层切断处、超导带焊接部位附近的绝缘层杂质周围电场畸变最严重,且超导带焊接部位周围最大场强大于半导电层切断处。此外,杂质大小、位置及带电与否均会对电场造成很大影响。随着杂质半径增加,超导带焊接部位和半导电层切断附近杂质周围场强近似呈正比例增长;杂质不同电荷量和电性对电场畸变程度同样有重大影响,特别是当部分杂质为电负性时,周围最大场强均超过5MV/m。超导带焊接毛刺的位置及大小对场强有较大影响,其中在超导带焊接部位与绝缘层分界面处场强最大,且沿超导带焊接部位径向的毛刺周围场强高于沿轴向的场强。研究成果为分析超导电缆故障原因,制定接头施工工艺提供一定参考。     

分界面电场控制对电缆附件性能的影响

为了研究电缆附件绝缘结构中应力锥与电缆绝缘在分界面处有缺陷(气隙、杂质)时,电缆附件的电场分布与缺陷处的电场强度,运用有限元方法,以220 kV高压电缆附件为模型,采用ANSYS软件模拟接头的三维电场分布情况,并与二维轴对称电场分析结果进行比较;为了保证分界面处的电气性能,采用与电缆附件相同的材料制成的试块进行试验,确定能够满足电缆附件电气性能的界面压力。     

温度对车载高压电缆终端局部放电特性的影响研究

电缆终端作为高速列车的一个重要设备,在接触网与列车之间的能量传递中起着重要作用。然而由电缆终端界面缺陷引起的局部放电,严重影响着电缆终端的绝缘性能与列车的行车安全。通过实验的方法,制作了含有不同长度气隙的电缆终端试验品,并在27.5 kV的电压条件下进行了实验,探究了不同缺陷长度的电缆终端在不同环境温度下的局部放电特性。结果表明,相同气隙长度的电缆终端在27.5 kV的电压条件下,其局部放电量随着环境温度呈现出先上升后下降的趋势。根据这一特性可以知道在一定的电压等级之下,电缆终端的放电量主要受温度影响,当超过某一温度后,由于温升导致的电缆终端内部压力变化成为影响局部放电量的主要因素,并且随着气隙长度的增加,同一温度下的局部放电起始电压呈现增加的趋势。     

基于有限元法的冷缩电缆终端缺陷形态特征与局部放电特性分析

采用有限元法建立35kV硅橡胶预制式电缆终端缺陷模型并进行静电场仿真。针对电缆终端可能出现局部放电的位置,分别用三角形和等腰梯形模型模拟割伤和凹陷气隙缺陷,并建立等比例不同大小的缺陷模型分析其最大场强。利用最小二乘法对试验数据进行插值拟合,得到各位置不同尺寸模型的最大场强分布曲线。该曲线表明铜屏蔽层断口处是容易引起电场畸变并产生局部放电的薄弱环节;同位置割伤缺陷较凹陷缺陷场强大;半导电层断口处由于应力锥的疏散作用场强较小,减小了局部放电的可能;铜屏蔽层断口到半导电层断口之间的区域,存在微间隙缺陷时长期运行可产生局部放电。所得结论对高压电力电缆终端的设计、制作及安装等有一定的指导意义。     

10kV交联聚乙烯电缆终端主绝缘含空气气隙缺陷试验

为研究电缆终端主绝缘在含有空气气隙缺陷时对电缆终端电场分布的影响,使用基于有限元法的电场仿真软件,建立了静电场下电缆终端含空气类缺陷模型,并进行了相关的电场仿真计算。结合缺陷宽度不同对电场畸变程度的影响,着重分析了电场畸变最大值的分布规律。该规律显示电缆缺陷的宽度与电场畸变的程度成反比例关系,且最大电场场强值已超过正常的电场场强分布规定值。为验证电场仿真的正确性,采用振荡波电压法进行电缆终端含有空气气隙的相关试验,试验指出空气气隙会引发明显的局部放电现象,继而验证了该类缺陷会引起明显的电场畸变。     

基于支持向量机的棒-板空气间隙击穿电压预测方法及其应用

空气间隙的击穿电压与放电起始前的电场分布特征存在多维非线性关系。为了实现空气间隙的击穿电压预测,以电场特征集作为输入,以间隙在加载电压下是否击穿作为输出,采用支持向量分类机建立击穿电压预测模型。针对极不均匀电场空气间隙的击穿特性受电晕影响的问题,提出两种修正方法:通过增加受电晕影响的训练样本数据,提高预测模型的泛化性能;或基于"电晕云"的思想进行二次电场计算及特征量提取,对预测模型的输入特征进行修正。采用修正后的模型对极不均匀电场下棒-板间隙的工频击穿电压及棒-板长空气间隙的操作冲击放电电压进行预测,预测值与试验值吻合良好。该方法有利于减少试验次数,降低试验成本。     

高压XLPE电缆缓冲层烧蚀故障机理分析与结构优化

高压交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆缓冲层烧蚀故障频发,在行业内引起广泛关注。电缆结构优化有利于解决放电烧蚀问题,文中从缓冲层放电灼伤机理角度出发,建立电缆有限元模型进行电场仿真,分析讨论不同结构参数下气隙电场分布的变化,并开展模拟试验对结构优化方案进行研究。结果表明：在满足电缆设计要求的前提下,减小缓冲层厚度、减小轧纹深度、增加金属套和缓冲层的挤压深度有利于减弱接触不良导致的气隙电场畸变;平滑铝套结构与缓冲层的接触电阻较小,在抑制缓冲层放电烧蚀故障方面具有优势。     

35kV电缆熔融接头故障分析

以采用熔融技术制作的某35 kV电缆故障中间接头为研究对象，通过实物解体、电缆性能检测等方法分析故障原因，并采用相同工艺重新制作同电压等级的电缆中间接头，排除熔融技术本身存在问题的影响后，找出故障的主要原因是疲劳施工导致的关键工艺处理不当，线芯表面混入杂质引起局部场强过高，导致电缆中间接头处击穿放电。