基于有限元法的10kV电缆中间接头典型施工缺陷电场研究

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胶带漏用、误用及主绝缘杂质缺陷时的电场分布规律.结果表明:漏用半导胶带、误用绝缘胶带时,硅橡胶与连接管间存在的空气及绝缘胶带会导致该处电场增大;接头混入沙粒杂质,杂质在电缆外半导倒角处至应力锥倒角处电场均畸变恶劣.     

冷缩式中低压电缆接头的改进

简要介绍了传统冷缩式中间接头进水的原因,分析了绕包式和预制式中低压电缆接头的优点,进而提出了改进型冷缩式防水中间接头的设计方案。利用COMSOL有限元分析软件,建立分析模型,并进行了试验验证,解决了电缆中间接头因进水引发的故障跳闸问题。实现电缆内外双向可靠防水,保障电缆线路在电缆线芯进水情况下和泡水环境中安全稳定运行。     

电缆弯曲对中间接头界面压力的影响规律研究

由于电缆敷设条件限制,电缆中间接头可能发生一定曲率弯曲使其界面压力偏离预设值。针对上述问题,本研究基于力学理论建立了电缆中间接头发生不同程度弯曲后的过盈变化量数学模型。基于单轴拉伸试验结果和计算得到的Yeoh橡胶本构模型的模型参数,建立了一款110 kV硅橡胶冷缩型直通中间接头的有限元分析模型。结合数学模型和有限元分析结果对该接头过盈安装于不同尺寸电缆并发生不同程度弯曲前后的界面压力分布情况进行分析和验证。结果表明:当过盈安装的电缆中间接头随着电缆发生一定曲率的弯曲后,中间接头上表面中间区域的界面压力变大,两端的界面压力减小,而中间接头下表面中间区域的界面压力变小,两端的界面压力变大;应力锥根部至高压屏蔽管端部范围内的局部界面压力过大或者过小,易造成电缆中间接头局部力学性能劣化或者界面压力不足;应力锥工作区域内的局部界面压力不足和应力锥结构发生机械变形时,无法保证该区域界面电气强度和发挥其匀化电场的作用。     

110 kV单芯电缆中间接头温度轴向感知模型的材料参数敏感性

高压电缆中间接头热点温度的实时感知对电缆安全运行及动态载流能力评估具有重要意义。以110 kV单芯电缆中间接头为研究对象,构建规则化中间接头温度场仿真模型及其有限元离散边界,建立基于热流等效的结构简化方法,采用单因子变化与正交组合方式分析材料参数分散性对中间接头温度轴向感知模型的拟合度及灵敏度的影响。研究表明,提出的规则化简化建模方法适用于不同型号与结构的中间接头温度轴向感知模型,对于结构、材料及现场工艺分散性具有较好的鲁棒性。     

110kV电缆中间接头载流能力计算与实验分析

为了评估110 kV电压等级电缆中间接头的载流能力,采用热路法分析了中间接头与电缆本体的径向导热差异,及中间接头轴向传热的影响范围。基于理论分析,建立了有限长中间接头1/2轴切面几何模型,利用有限元仿真工具,迭代计算了中间接头载流量。模拟空气敷设环境,进行了大电流温升实验,得到了中间接头局部温度分布规律。研究结果表明:中间接头径向温差大于电缆本体径向温差,对应中间接头径向热阻大于电缆本体径向热阻;中间接头轴向传热影响范围小,靠近中间接头的电缆本体导体温度轴向分布均匀;随着负荷增大,中间接头与电缆本体的导体温差增大;空气敷设环境下,考虑中间接头的110 kV电缆线路载流量降低145 A;采用有限长轴切面几何模型仿真计算中间接头导体温度,计算相对误差小于6%。该研究结果可以为电力调度及运行维护部门考量电缆中间接头对110 kV电缆线路载流量的限制作用提供参考。     

110kV电缆中间接头典型缺陷电场三维仿真分析

为研究高压电缆中间接头缺陷对电场分布的影响规律,首先分析了110 k V交联聚乙烯电缆中间接头的典型缺陷类型,然后基于COMSOL Multiphysics仿真软件建立了中间接头的三维仿真模型,最后对中间接头典型缺陷周围的三维电场进行了有限元仿真计算。结果表明:即使是微小的缺陷也会使得中间接头的电场强度大幅升高,从而可能导致绝缘劣化。     

基于CNN-LSTM的输电线路故障诊断方法研究

电缆接头线芯温度计算是实现电缆载流量预测重要环节。该文通过三芯电缆接头结构分析其散热路径,进一步考虑了电缆接头的轴向散热,提出了改进的热路模型。以10 kV三芯电缆中间接头为例开展有限元温度场计算,并根据温度-热源的响应实现稳态热路模型的参数辨识。同时,分析了不同电缆电流以及环境散热条件下稳态热路模型的等效性,与有限元仿真结果吻合良好。该模型可以有效提高电缆接头热点计算的效率。     

干涉配合复合材料强化机理的研究

通过有限元分析与理论推导,系统研究了应力集中、残余应力、预紧力对复合材料干涉配合接头疲劳寿命的影响。研究结果表明复合材料干涉配合接头的有效应力集中系数小于复合材料间隙配合接头的有效应力集中系数;复合材料干涉配合接头在配合部位具有较高的残余压应力;预紧力对整个接头的有效应力集中系数有一定缓解作用,随着预紧力的增大复合材料板上的应力集中系数有缓慢减小趋势。     

基于连续多阶跃的电缆中间接头温度仿真计算

针对电缆试验平台验证电缆接头温度在线监测系统具有较大局限性的问题,采用ANSYS有限元仿真软件建立某地区的电缆中间接头模型,并对其温度场进行了仿真.仿真结果表明,实际运行中的电缆温度最高处达到48℃;接触电阻提高时,电缆接头的最大温升为13℃;提升电缆接头的接触电阻,会使电缆温度大幅提升,并接近安全运行的温度极限.     

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。