基于模糊理论的XLPE电缆绝缘状态评估研究

为提高XLPE电缆绝缘诊断精度,结合电缆绝缘在线监测技术研究现状,提出一种以模糊理论为基础,将模糊层次分析法应用于模糊综合评估的XLPE电缆绝缘诊断方法,建立了相应的绝缘综合评估模型。该模型采用模糊层次分析法代替层次分析法对绝缘参数进行权重分配,改进了层次分析法中存在的判断矩阵一致性问题,同时在模糊综合评估过程中引入相对劣化度概念,利用模糊分布建立绝缘参数相对劣化度的隶属函数,从而使模糊评判矩阵更贴近XLPE电缆绝缘的实际老化情况。算例分析表明,基于模糊理论的绝缘综合评估模型用于XLPE电缆的绝缘状态评估是有效、可行的。     

证据理论与模糊理论集成的XLPE电缆绝缘状态评估研究

为提高XLPE电缆的绝缘诊断精度,提出了多绝缘参数综合评估方法。针对D-S证据理论中各证据体可信度分配难以确定的问题,建立了证据理论与模糊理论集成的XLPE电缆绝缘状态综合评估模型。此模型将模糊理论中的模糊集合与隶属度函数概念引入证据理论,利用隶属度函数构造证据理论的合理信度函数分配。在此基础上,通过证据理论联合每个证据体的可信度从而形成最终的电缆绝缘状态评估结果。实例分析表明该模型可有效评估XLPE电缆的绝缘状态,具有一定的理论和实用价值。     

高压电缆缓冲层轴向沿面烧蚀故障机理分析

为了对运行电压下电缆缓冲层轴向沿面烧蚀故障机理进行研究，本文搭建了电力电缆等值电路，根据110kV XLPE电缆结构及实际尺寸，计算了电缆发生放电现象时对电缆金属护套与绝缘外屏蔽脱离长度的要求。结果表明：缓冲层电阻率对脱离长度影响显著，降低缓冲层电阻率可增加允许脱离长度，当电阻率达到105Ω?mm以下时，允许的脱离长度达1186mm，不易发生轴向沿面放电，此外，允许纵向电压及缓冲层结构尺寸也是控制缓冲层缺陷的特征参数。#$NL关键词：电缆；缓冲层；波纹铝护套；烧蚀；故障#$NL中图分类号：请作者自查     

径向电流集中诱发的高压交联聚乙烯电缆缓冲层烧蚀研究

为研究皱纹铝护套高压交联聚乙烯绝缘电缆缓冲层烧蚀机理,首先,通过对发生烧蚀的110 kV XLPE绝缘电缆进行故障分析,提出电缆径向电流集中是导致烧蚀故障的原因.其次,建立故障电缆的仿真模型,计算缓冲层与皱纹铝护套接触部分的电流密度最大值及其分布情况,并通过模型试验与公式计算验证仿真结果,发现皱纹铝护套波谷嵌入缓冲层的深度和缓冲层体积电阻率影响着径向电流的大小与分布.最后,通过设计模拟试验,证明径向电流集中是导致缓冲层烧蚀的原因之一,并在恒温箱中对模拟烧蚀试验的环境条件进行控制,通过偏光显微镜对比试验样品和烧蚀铝护套的表面形貌.结果表明:模拟烧蚀试验中发生的烧蚀过程与实际故障电缆中的烧蚀过程相同,且随着缓冲层中电流密度最大值的增大,烧蚀的起始时间缩短.本文揭示了皱纹铝护套烧蚀故障径向电流集中的物理机理,为相关故障诊断及防护提供了理论和试验依据.     

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。     

高压电缆缓冲层烧蚀故障分析及预防

缓冲层烧蚀故障严重危害高压电缆的安全可靠运行.为进一步揭示缓冲层烧蚀机理,开展了高压电缆缓冲层烧蚀试验,研究了缓冲层受潮进水对烧蚀故障的影响.此外,利用铝板与几种常用带材组合成试验模型,验证了缓冲层烧蚀的其他诱因.结合国内现有研究成果,提出了高压电缆缓冲层及金属套的结构设计、生产过程控制等方面的改善建议.研究结果可为高...     

高压电缆半导电缓冲层新型评价方法探讨

近年来,由高压电缆半导电缓冲层烧蚀引起的电缆故障日益增多,对电缆缓冲层与金属套之间的电气接触性能的评价显得尤为重要。目前国内没有可以评价两者之间电气性能的方法,因此,提出了一种能够评估半导电缓冲层电气性能的测试方法,并搭建了相应的测试平台。评估不同状态电缆样品半导电缓冲层的接触性能,该方法能够对电缆半导电缓冲层电气性能进行有效测试,评估电缆半导电缓冲层与金属套间的电气接触性能。     

高压XLPE电缆平滑铝复合护套的弯曲特性及结构设计

近年来,频发的波纹铝护套电缆缓冲层烧蚀故障引起了国内电力行业对平滑铝护套高压交联聚乙烯(XLPE)电缆的广泛关注,其弯曲性能是限制工程应用的技术难点.该文搭建平滑铝护套XLPE电缆的四点弯曲三维仿真模型,以内聚力模型模拟胶层的力学行为,研究有/无热熔胶粘接、缓冲层厚度、非金属外护套厚度及材料、电缆径向尺寸等对平滑铝护套复合结构弯曲性能的影响.结果表明,若铝护套不与外护套粘接,其抗弯曲变形能力差,易起皱并挤压内部绝缘;粘接后形成整体复合护套,其抗弯能力与总厚度有关,其中,铝护套厚度可根据短路容量要求确定,而由外护套补足抗弯强度所需总厚度,且外护套材料弹性模量不应低于800MPa;缓冲层厚度对铝护套弯曲性能影响较小,主要从吸收绝缘热膨胀角度进行设计.基于研究结论,试制了110kV平滑铝护套XLPE电缆并通过型式试验验证.     

高压交联电缆缓冲层烧蚀缺陷检测方法研究北大核心CSCD

近年来,国内频繁出现高压输电电缆缓冲层烧蚀缺陷或故障,缓冲层烧蚀缺陷已成为影响输电电缆本体安全运行的重大问题,但目前电力部门对此类缺陷尚无较好的检测方法。文中在分析输电电缆缓冲层作用、类型及参数要求的基础上,对半导电阻水缓冲带和铜丝纤维编织布两种缓冲层结构进行了烧蚀缺陷的特征分析,并以两条故障电缆线路为研究对象,采用高次谐波法、宽频阻抗法、X射线检测法进行了检测方法的探索性试验研究。经研究分析,发现半导电阻水缓冲带和铜丝纤维编织布缓冲层结构的烧蚀缺陷虽表征现象相似,但引起烧蚀的原因不同。高次谐波法的现场实际检测结论没有针对性,难以指导生产应用;宽频阻抗法测试的阻抗波动重复性不佳,对局部缺陷点的定位效果不好;X射线成像技术对电缆缓冲层烧蚀缺陷具有一定的检测效果,但铜丝纤维编织布及铝护套等金属物质对烧蚀缺陷的灰度对比影响较大。     

交联聚乙烯电缆绝缘诊断方法研究

交联聚乙烯(Cross Linked Polyethylene,XLPE)电缆已在城网改造与建设过程广泛应用,但其在送电过程中会受到外界诸如电、热、机械力等不利因素影响,及时掌握其绝缘状态可避免引发事故。采用将模糊理论应用绝缘状态诊断中,建立电缆模糊绝缘综合评估模型,同时引入相对劣化度概念,使得该模型的模糊诊断矩阵更贴近电缆实际劣化情况。算例分析表明了模糊绝缘综合评估模型的有效性。     

高压XLPE绝缘电力电缆缓冲层与金属护层结构设计仿真计算与优化

针对近年来电力系统运行的XLPE绝缘高压电缆因缓冲层发生的故障与隐患增多,就缓冲层、金属护层对电缆的作用,通过测量缓冲层等材料的相关参数,运用有限元(Ansys)软件仿真计算了高压电缆的电场分布,分析了不同优化条件下缓冲层结构的影响,提出了高压电缆缓冲层与金属护层结构设计优化建议。     

高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀机理

近年来,高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀故障频发,引起了行业内广泛关注。为了探索缓冲层烧蚀机理,搭建简化试验平台并对应电缆实际运行工况条件,开展了对比试验研究;同时,基于110 k V电缆典型结构建立轴向有限元仿真模型,按照阻水缓冲带的实测性能参数进行赋值;最后调节波纹铝护套与缓冲层的接触形式,开展了电势及电场分布模拟分析。研究发现:缓冲带受潮将导致其电阻率增大,介电常数升高,并在外加电流下引发白色物质生成;白色物质中包含阻水粉成分及铝反应产物,其不导电性易导致铝护套与绝缘屏蔽之间电气接触不良;当阻水缓冲层与波纹铝护套连续接触不良的轴向长度达到0.4m,在尺寸为0.1mm气隙中的场强已超过3 k V/mm,足以引发放电。缓冲层受潮是发生烧蚀故障的主要原因,缓冲层与铝护套的间隙也会影响气隙放电的发生,因此建议高压电缆在制造和施工阶段应避免缓冲层受潮,同时应严格保障缓冲层与铝护套有效连续的电气接触。     

高压XLPE电缆阻水缓冲层电–热场分析及模拟烧蚀试验研究

近年来,高压交联聚乙烯波纹铝护套电缆中由于阻水缓冲层烧蚀引发的故障屡见不鲜,且烧蚀部位多集中于缓冲层与铝护套紧密接触位置。为充分了解烧蚀故障的成因机理,对故障检测与预防提供理论与数据支撑,该文首先通过电–热场耦合仿真,探究电缆中径向电流分布规律及由电流不均导致的缓冲层局部温升特性,并开展模拟烧蚀试验,观察干燥及受潮带材在电流作用下的不同烧蚀表现,推导缓冲层损伤机理。仿真结果表明,缓冲层与铝护套紧密接触位置存在电流集中现象,电流密度峰值随不接触长度增加而增大,可达1×103~mA/m~2以上,造成的局部温升也随之增加。在缓冲层受潮时温升更为显著,当接触不良长度达到1或2m时,温升可超过47℃及155℃。试验测得铝电极与缓冲层接触位置不同烧蚀状态对应的特征温度,烧蚀起始温度约为165℃。最终,通过缓冲带材耐热性能测试及与前述结果的对应性分析,有效验证了实际电缆线路中发生缓冲层局部热烧蚀的可能性,对于优化电缆结构、提高故障预防与检测能力,保障电网安全稳定运行具有重要意义。     

基于模糊综合评判的电力变压器运行状态评估模型

研究了结合模糊理论对变压器运行状态进行模糊评价的多级评估方法。首先,以预防性试验为基础,综合考虑工作环境、运行资料、检修记录和附件情况,建立层次型评估指标体系。引入了相对劣化度来表征变压器实际状态向故障转化的相对劣化程度;以相对劣化度为输入,搭建神经网络确定了色谱状态量的隶属函数;利用模糊统计试验法和模糊分布法分别建立了定性指标和其余定量指标相对劣化度的隶属函数。在此基础上,基于模糊综合评判思想建立电力变压器运行状态评估模型,分别对各层评判因素进行了评估,并综合得出变压器的运行状态。经实例分析表明,基于模糊综合评判的电力变压器运行状态评估方法是合理和有效的。     

XLPE高压电缆半导电缓冲层烧蚀机理分析及平滑铝护套电缆试运行建议撤回

近年来，随着电缆使用率增长、使用年限增加，由电缆半导电缓冲层烧蚀引起的电缆故障也呈现快速上升趋势。通过统计国网公司系统内实际电缆故障现状，分析电缆缓冲层烧蚀机理，结合国内外研究现状，针对平滑铝套与皱纹铝套电缆进行对比分析，提出平滑铝套高压电缆试运行建议及减缓缓冲层烧蚀故障的办法，对有效保障高压电缆安全稳定运行具有重要指导意义。     

融合集对分析和证据理论的风电机组运行状态评估

为及时准确地评估风电机组运行状态,结合集对分析和证据理论各自的特点提出了一种风电机组运行状态评估的新方法。该方法根据风电场数据采集与监控系统的物理量,构建机组运行状态评估的指标体系,建立了一个2层评价模型。模型第1层采用集对分析处理指标不确定性的劣化度,并生成模型第2层的基本概率分配。模型的第2层采用证据理论进行多证据融合,得到机组运行状态的隶属度,同时基于隶属度最大原则与信度准则共同评判风电机组运行状态等级。采用所提评估方法对某风电场1.5 MW并网风电机组进行状态评估,并将评估结果与传统的模糊综合评估方法得到的结果进行比较,结果表明所提评估方法的结果更准确,在状态的趋势分析中也表现较好。     

XLPE电缆等温松驰电流老化因子与寿命指数对应关系研究

交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆的老化是影响其可靠性的重要因素。XLPE电缆绝缘的寿命指数是评估XLPE电缆老化状态的有效参数,寿命指数的确定需要对大量的样品进行测试,并不适用于评估运行中的XLPE电缆的老化状态。通过对高压XLPE电缆绝缘等温松驰电流的测试,可以得到反应不同极化类型的时间常数及系数,并得到与其老化状态相关的老化因子。本文通过对经过不同老化时间的XLPE电缆样品的等温松驰电流及逐级击穿试验得到了相应的老化因子和寿命指数。试验结果表明,未老化XLPE电缆的松驰电流老化因子为1.98~2.14,半年老化后的老化因子为2.47~2.79,而一年老化后的老化因子约2.99~3.15,相对应的寿命指数分别为15.6、14.3及9.3。因此等温松驰电流老化因子与寿命指数有相关的对应关系,可以对运行中的XLPE电缆等温松驰电流进行测试,按对应的寿命指数对其老化状态进行评估。     

基于最优权重和隶属云的风电机组状态模糊综合评估

针对风电机组状态模糊综合评估存在评估指标权重和隶属度确定主观性强的问题,提出了一种基于最优权重和隶属云的风电机组状态模糊综合评估方法。首先,采用层次分析法（AHP）构建状态评估指标体系,引入相对劣化度对状态评估指标进行归一化处理和状态等级划分;其次,采用熵权法和AHP分别确定状态评估指标的客观和主观权重,并通过非线性规划最优化解法确定状态评估指标的最优权重;然后,利用正态隶属云的概念及生成算法,确定状态评估指标对各状态等级的隶属度,构成评估矩阵;最后,通过实例仿真,并与其他评估方法进行比较,验证该方法是更加有效的和合理的。     

基于变权系数的GIS运行状态多层模糊综合评判

评估GIS运行状态通常采用基于层次分析法的多层模糊综合评判方法,该方法未充分考虑某些评价因素的变化程度不同时对评判结果的影响程度的差异,降低了评估结果的可靠性。为提升GIS评估结果的可靠性,文中提出采用变权系数的多层次模糊综合评价模型,综合GIS工作环境、外观情况、维修状态、生产厂家和附件情况等建立GIS层次型评估指标体系,在常权权重的基础上引入均衡函数的变权模式修正各指标权重系数,利用模糊统计法和模糊分布法确定各指标的隶属函数,通过各影响因素状态、模糊权重矩阵融合各评价因素的隶属函数,评估对各层评价因素,综合得出GIS的运行状态。经实例分析表明,变权系数的多层模糊综合评估模型较层次分析的多层模糊综合评判可有效平衡各影响因素之间关系,实现GIS运行状态准确有效评估,为GIS维修决策的制定提供一定的参考。     

一种基于石墨注入的高压电缆缓冲层修复方法研究

近年来，高压电缆缓冲层烧蚀故障频发，为解决这一问题，本研究建立XLPE电缆仿真模型，研究不同电阻率下缓冲层的电场分布特性；基于故障机理提出了缓冲层修复方案与全套现场修复工艺，分别对长度为1.2 m和6 m的220kV高压交联聚乙烯故障电缆进行修复试验，并从接触电阻与电容电流两个角度对修复效果进行评价。结果表明：随着缓冲层体积电阻率的升高，缓冲层与铝护套之间电场畸变严重，极易引发局部放电，从而引起电缆故障；而随着缓冲层体积电阻率的下降，缓冲层与铝护套间的电气连接逐渐恢复，电场分布趋于均匀。注入导电修复介质后，缓冲层与铝护套之间的电阻下降幅度可达41.67%，表明缓冲层与铝护套电气连接性能得到恢复。