镇海—舟山500kV海底电缆输电线路无功补偿仿真研究

镇海—舟山输电线路将在宁波镇海至舟山大鹏岛之间架设长约17 km的交流500 kV交联聚乙烯海缆,这是世界上第1个交流500 kV交联聚乙烯绝缘海底电缆的跨海联网工程。为研究该工程的无功补偿及电磁暂态等问题,采用PSCAD/EMTDC软件建立了全线路仿真计算模型。在计算分析线路参数、无功功率、工频谐振过电压、潜供电流和恢复电压的基础上,提出了线路高抗配置、高抗中性点小电抗等方面的设计方案。研究结果表明,工程全线无功功率合计为318MVA,建议线路两侧各架设容量约为140MVA的主电抗,同时在电抗器中性点装设大小为0.1 H的小电抗。     

单芯电缆热时间常数的理论计算与试验研究

由于电缆热容的存在,当施加阶跃电流时,电缆温度随时间逐渐变化,经一段时间后达到热稳态,导体温度变化的速度一般用热时间常数来反映。为此,以单芯电缆为研究对象,介绍了电缆热时间常数;建立了电缆本体及周围介质的暂态热路模型并进行简化等效;计算了空气敷设和直埋敷设单芯电缆的热时间常数;并在试验现场进行了阶跃电流下的单芯电缆温升试验,通过对实测导体温度暂态过程的曲线拟合求得了电缆实际的热时间常数,验证了理论计算的正确性。电缆的热时间常数可用于估算阶跃电流作用下的导体暂态温度响应、以及到达最高允许温度所需要的升温时间,为电缆的运行状态监测及故障预警提供理论支持。     

中低压交联电缆集群敷设载流量的计算

根据IEC60287标准计算了中低压电缆在不同集群敷设方式、环境温度及土壤热阻下恒定负荷的稳态载流量,分析温度、土壤热阻系数对复杂情况敷设电缆群载流量影响程度的结果表明:土壤热阻系数是埋地集群敷设电缆载流量的关键影响因素,实际应用中,选择合适的土壤组分是增加集群敷设电缆载流量的重要手段。     

外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算与试验

导体温度是反映电缆运行状态的关键因素,因而有必要实现对它的监控。实际中对运行电缆导体温度的直接测量难以实现,工程中常采用计算的方式来获取,而复杂多变的电缆外部因素使得对导体温度的精确计算也非常困难。为此,在电缆外皮温度监测的基础上,建立了单芯电缆暂态热路的数学模型;分别推导出只考虑电流变化和只考虑表皮温度变化两种情况下的暂态温升递推公式,进而推导出单芯电缆暂态温度的完整叠加公式;并采用经典4阶Runge-Kutta法求解微分方程组计算电缆本体温度。同时编制了电缆暂态计算软件,可根据电缆外皮温度的监测,计算电缆导体和金属护套暂态温度。为验证暂态模型和软件编制的正确性,在试验现场进行了单芯电缆暂态温升试验,并将计算结果与试验测得的温度数据进行了对比验证。结果表明,基于电缆外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算具有较高的精度,可用于单芯电缆实际运行中的温度控制、电缆状态监测及其故障预警等方面。     

复杂运行条件下交联电缆载流量研究

载流量是决定电力电缆经济可靠性最重要的参数。针对城市地下电力电缆电网运行条件复杂化,电缆线路载流量因素难于确定的状况,首次在国内开展了110 kV交联电缆载流量的试验研究,模拟实际条件进行了110kV交联电缆在大埋深、多回路以及在各种负荷状态等条件下的电缆载流量试验。通过试验研究,给出了不同运行条件下电缆载流量,得到了不同敷设形式、负荷状况下电缆的负荷电流、导体温度、表面温度间的关系数据,并对电缆线路载流量的主要影响因素进行了分析。通过研究得到了几种特定敷设条件下电缆载流量试验的数据,给出了电缆线路典型的外部热环境参数参考值。研究结论能够直接用于城市电网的实际运行,并能作为电缆线路设计、优化以及运行时载流量控制的指导数据。     

高压电缆缓冲层的设计与工艺研究

高压与超高压交联电缆金属护套与电缆缆芯之间的缓冲层是电缆的重要组成部分,对电缆的机械、热性能具有重要的影响。为研究缓冲层对电缆性能的影响,分析了不同的阻水带的热阻特性与工艺特点,对国产两种同型号不同厂家的电缆进行了对比温升试验,最后讨论和分析了现在国内外高压交联电缆缓冲层的结构与工艺特点。研究表明,具有不同结构与材料的缓冲层,对电缆本体的热阻有显著影响,也对电缆载流量有着很大的影响。在此基础上,对国产电缆的缓冲层设计与工艺提出了一些建议。     

电缆接头局部放电在线检测中的抗干扰研究

为实现强干扰环境下电力电缆接头有效的局部放电在线监测,研制了一种具有Rogowski线圈结构的宽频差动传感器并研究了小波分析方法对噪声的抑制性能。试验表明研制出的传感器对<1 MHz的窄带信号抑制比>50,灵敏度优于10pC;采用阈值法的小波分析可以有效提高测量信噪比。在此基础上开发了一套局部放电测量系统,该测量系统与传统的TE 571型局放仪的对比试验结果表明:所研制出的在线局放监测仪能够在高噪声环境下有效的检测到电缆接头的局部放电信号,并能够识别出导致放电的缺陷类型。     

均苯型聚酰亚胺绝缘漆亚胺化工艺及其对材料性能影响的研究

采用红外光谱图中的725cm^-1特征波数计算了均苯型聚酰亚胺绝缘漆在不同亚胺化工艺下的亚胺化率，结果表明温度是控制聚酰亚胺漆膜亚胺化率大小的关键因素，而且亚胺化程度越高，其机械性能越好，但其电气强度在300℃亚胺化温度时开始出现下降的趋势。     

聚酰亚胺 /纳米二氧化钛复合物的合成与性能研究

采用原位聚合方法制备了聚酰亚胺／纳米二氧化钛(TiO2)复合物，用TEM、FTIR研究了其形态结构及纳米颗粒在复合物中的分散性，用红外光谱验证了复合物中纳米颗粒的存在，同时分析研究了纳米复合物的机械、介电性能，结果表明：纳米颗粒在复合物中分散性良好；纳米TiO2的加入导致纳米复合物的常规机械、介电性能下降，但随着纳米TiO2含量的增加，复合材料的耐电晕能力和拉伸强度得到了提高。     

10kV三芯交联电缆载流量的试验研究

三芯电缆广泛应用于城市配电电网,其可靠运行与绝缘温度密切相关,因而电缆载流量的精确计算是电缆安全、可靠运行的保证。由于配电电缆的线路多、结构复杂、敷设方式多样,使得配电电缆线路的管理和载流量计算不像高压电缆那么规范。近几年一些非常规的敷设方式大量使用,使得配电电缆载流量的计算更加困难。为规范配电电缆载流量的计算,模拟了广州地区10kV三芯交联电缆典型敷设条件,在试验现场进行了单根空气、直埋、穿管敷设及2×3多回路密集敷设下的电缆载流量试验;编制了计算三芯电缆载流量的计算软件,将电缆本体各层温度降的试验值与软件计算值进行了对比,试验研究结果验证了理论计算的正确性。三芯电缆载流量的准确计算可为运行中负荷的控制提供参考,保证电缆的可靠性,并最大限度发挥电缆的输送能力。