10 kV电缆熔融接头运行状态下的电-热-力耦合仿真分析

电缆熔融接头相较于传统电缆接头无需应力锥、无活动界面的优点在新电缆投运项目以及旧电缆改造维修项目中更有前景，为了对熔融接头在电网运行中的性能进行评估，通过对熔融接头在电网运行下的电-热-力耦合仿真，改变熔融接头、运行电流有效值、考虑短时过载以及绝缘层的材料参数等，研究电缆接头的应力分布和温度分布。结果表明：当电缆熔融接头新、旧绝缘层的材料参数差异增大时会使旧绝缘层与新绝缘层的界面处应力分布不均匀；运行电流有效值的增加则既会提高熔融接头整体温度，又会提高绝缘层应力；短时过载运行1 h的径向应力约为稳态运行时的4倍，轴向应力约为稳态运行时的3倍，线芯温度高出约80 K。     

交流500 kV交联聚乙烯海缆研制与工程应用的若干科学问题

舟山500 kV联网输变电工程是世界首个交流500 kV XLPE(交联聚乙烯)海缆工程,交流500kV XLPE海缆研制与工程应用过程中,攻克了高场强工厂接头研制、大截面海缆应力释放等诸多技术难题。结合工程技术难题攻关,重点分析了500 kV XLPE海缆工厂接头及近接头海缆的绝缘性能、半导电层与绝缘层的电热匹配特性、海缆敷设大吨位缆盘应力分布特性及敷设系泊稳定控制等主要科学问题及其研究进展,以期为更高电压等级的XLPE海缆研制与工程应用提供参考。     

110 kV交联电缆绝缘层热分析研究

通过差示扫描量热法热分析技术,研究了110kV交联聚乙烯绝缘电缆绝缘层的聚集态结构。发现电缆工艺中的热过程和热历史会造成超高压交联电缆绝缘层各部分结晶形态分布的不同,中层聚集态结构均匀性较好,内层、外层结晶程度低于中层;材料的熔融热焓ΔHm能敏感地反映其结晶形态差异。用热处理前后ΔHm的变化量来判断内应力消除效果应比用测定常规物理机械性能变化量更合理。     

高压电缆用交联聚乙烯抗焦烧与绝缘特性研究

为实现绝缘料的长时间稳定挤出,通过熔融共混的方法制备了不同抗氧剂含量的交联聚乙烯,研究了不同含量的抗氧剂对交联聚乙烯抗焦烧性能的影响,同时对交联聚乙烯的力学性能、电气强度、介电特性和热性能进行了综合评估。结果表明：随着抗氧剂含量的增加,交联聚乙烯的扭矩逐渐降低,同时交联聚乙烯发生交联的时间缓慢增加,材料的抗焦烧特性得到提升。另外,物料的温度略有降低,保证了材料长时间挤出的稳定性。交联聚乙烯的电导率随着抗氧剂含量增加变化不明显,交流电气强度和介质损耗略有提升,交流电气强度提升了4.5%,介质损耗因数均小于5.0×10^-4,熔融和结晶特性变化不明显。     

63～110kV交联聚乙烯电缆中间接头的研制

由于交联聚乙烯电缆绝缘的各向同性和树枝状击穿的特性,决定了电缆附件设计需控制的合成电场应力 (?)=(?)_(径向)+(?)_(切向)。应用几何-物理-化学相容性原理设计的电缆中间连接头,可使其电场分布得到控制,气隙有可能消除。研究表明,采用等直径导体镉焊、可交联聚乙烯带作接头绝缘、以三段升温模塑工艺制作的63～110 kV 交联电缆中间连接头,其所用材料的性能和连接头本身的性能,是能满足运行要求的。     

10 kV交联聚乙烯电缆接头微小缺陷时电气性能分析

对10 kV交联聚乙烯电缆接头制作过程中存在微小缺陷时的电气性能进行分析。人为制作了电缆接头绝缘层划痕、半导电层剥离尺寸不对、绝缘层有杂质这3种易在电缆接头制作过程中产生的缺陷,开展了绝缘电阻测试、直流耐压测试、工频交流耐压测试、雷电冲击测试和局部放电测试,并同完好电缆接头进行试验结果比对,得出只有局部放电测试能检测出缺陷电缆接头,其余试验均通过,对于电缆接头试验具有重要的参考意义。     

XLPE电缆绝缘层残余应力的测试及工艺改进

由于交联聚乙烯电缆生产过程中产生的残余应力对其绝缘性能影响很大[1 ] ,而残余应力的随机性 ,很难准确计算其大小及方向 ,因此采用云纹干涉技术测试交联聚乙烯电缆绝缘层的机械内应力。通过加热释放残余应力 ,测试得出了它随温度和时间变化的释放规律 :应力释放幅度随温度的变化 ,在某些温度段呈递增而在另一温度段则呈递减趋势 ;应力释放总量随自然时效时间的增加而增加     

硅烷交联高密度聚乙烯的耐环境应力开裂试验

介绍硅烷交联聚乙烯(PE)管材料的性能及耐环境应力开裂(ESCR)试验原理及试验方法。讨论PE 分子量及其分布、分子链结构以及PE组合物成分的合理选配、交联后对(ESCR)性能的影响。     

220 kV高压交流电缆用交联聚乙烯绝缘材料的性能研究

采用熔融共混法制备了220 kV高压交流电缆用交联聚乙烯绝缘材料预混料,采用后吸收法工艺制备交联聚乙烯绝缘材料。研究了国产高压交流绝缘材料与同电压等级进口材料在杂质含量、力学性能、体积电阻率、热老化性能、加工工艺性能等方面的差异,发现相关问题及差距,对国内高压电缆材料研发有一定参考意义。     

高压交联电缆材料及工艺发展综述

回顾了高压交联聚乙烯(XLPE)电缆的生产和应用历史,分析了材料中杂质含量、形状、介电参数、绝缘层与半导电屏蔽层界面光滑程度和电缆制造工艺对电缆性能的影响,从材料和工艺两个方面对高压电缆技术的进展进行了综述,并展望了高压交联电缆绝缘性能提升和技术进步的发展方向。     

不同交联方式对交联聚乙烯电缆结晶形态影响的研究

利用差视扫描量热分析方法研究了聚乙烯的过氧化物交联、硅烷交联、辐照交联方法对交联聚乙烯电缆绝缘的结晶形态的影响,发现聚乙烯交联的方法不一样,材料所经历的热历史差异很大,从而交联后聚乙烯的结晶形态差异也很大。交联聚乙烯的结晶过程和交联过程存在互相作用．因此在利用交联方法改性提高聚乙烯性能的同时,还要尽可能控制热过程,使材料聚集态结构处于合理的状态,才能使交联聚乙烯绝缘具有更优异的性能．     

预鉴定试验对高压直流电缆绝缘电导特性的影响

对200 k V交联聚乙烯直流电缆进行了预鉴定试验,采用气相色谱-质谱法(GC-MS)和差示扫描量热法(DSC)分析了预鉴定试验前后交联聚乙烯主绝缘层内侧材料的理化特性,并在30~90℃下对主绝缘层内侧切片试样的极化电流以及去极化电流进行检测,分析了预鉴定试验对交联聚乙烯电导特性的影响。结果表明:交联聚乙烯电缆绝缘层内侧材料中的主要交联副产物为甲基苯乙烯、苯乙酮和苯甲醇,经预鉴定试验中的冷、热循环老化后,3种主要交联副产物含量均明显下降,表明预鉴定试验可促进交联聚乙烯电缆绝缘层内侧交联副产物的脱离,从而使得电缆绝缘层内侧交联副产物含量下降;交联聚乙烯的电导特性与交联副产物含量密切相关,预鉴定试验后主要交联副产物的含量下降,减少了由副产物等杂质高电场解离形成的离子含量,从而有效降低了交联聚乙烯的电导率;电缆交联聚乙烯绝缘的结晶度在预鉴定试验后略有上升,对应的陷阱深度变浅,松弛过程变快;对去极化电流曲线使用三阶指数模型进行拟合,发现经预鉴定试验电缆的松弛时间常数均小于未试验电缆。受无定形区与晶区的界面极化以及交联副产物影响的松弛过程所对应的时间常数随着温度的上升呈先增大后减小的趋势。     

110 kV交联电缆模注式接头的研究

提出了采用交联聚乙烯在电缆本体上模注增强绝缘层的设计理念及方法。详细阐述了模注式接头的关键技术的相关原理和制作工艺,并通过导体接头电阻、绝缘层交联度、热延伸、绝缘交界面检查等手段验证其可靠性。根据此方法研制的110 kV模注式接头,已按照JB/T 11167.1—2011的检测标准通过型式试验,证明了设计理念的正确性。     

交联电缆的工艺性能

<正>交联电缆通常是指电缆的绝缘层采用交联材料,最常用的材料为交联聚乙烯(XIPE)。交联工艺过程是将线性分子结构的聚乙烯(PE)材料通过特定的加工方式,使其形成体型网状分线结构的交联聚乙烯。使电缆长期允     

110kV交联电缆绝缘层晶体结构研究

通过X -射线衍射方法研究了110kV交联聚乙烯绝缘电缆绝缘层的结晶结构。发现电缆工艺中的热过程和热历史会造成超高压交联电缆绝缘层各部分结晶形态分布不均,中层聚集态结构均匀性较好,内层外层结晶程度低于中层。热应力改变了晶区中的晶面间距,显示出绝缘径向应力以张力为主     

低压交联电缆绝缘层开裂原因分析与处理

安装在露天的低压0.6/1kV交联聚乙烯绝缘电力电缆在使用1～2年后,其裸露在外面的电缆终端绝缘层出现了开裂或部分绝缘脱落,电缆芯线绝缘层发生变色及脆性开裂。电力安装部门检查分析后认为,绝缘材料的性能较差是绝缘层开裂的主要原因。1绝缘开裂现象在电缆敷设现场,发生电缆绝缘层开裂的是YJV或YJV22型0.6/1kV低压交联聚乙烯绝缘电力电缆,其所采用的绝缘料是交联聚乙烯。聚乙烯经过蒸汽交联后,其分子结构转变为网状立体结     

挤包绝缘高压直流电缆制造与应用中的径向梯度效应

挤包绝缘高压直流电缆在直流输电工程中应用广泛,但制造与应用中的梯度效应显著影响其直流电气性能.以500 kV交联聚乙烯直流电缆为研究对象,首先,通过仿真计算理想均匀绝缘电缆中的场强分布;然后,计算交联和脱气过程中绝缘层的温度分布,并对电缆绝缘切片取样,测量不同径向位置绝缘的相态结构和直流电气性能;最后,根据实测电导率对...     

基于有限元法对±320 kV直流XLPE电缆中间接头电场与空间电荷的仿真计算

电场、温度场及空间电荷分布是高压直流(HVDC)交联聚乙烯(XLPE)电缆中间接头设计优化的重要参数。为此,利用COMSOL仿真软件计算了组合预制式、整体预制式2种电缆中间接头的电场分布、温度场分布、以及空间电荷分布,并分析了不同类型电缆中间接头各自的特点,提出了选型建议;针对2种类型的电缆中间接头,研究了材料参数、结构尺寸等因素对其性能的影响。结果表明:相较于整体预制式电缆中间接头,组合预制式电缆中间接头拥有更好的应用前景;通过对材料参数以及尺寸的研究发现,当使用硅橡胶(SR)作为电缆附件主要绝缘材料且硅橡胶电导率与电缆本体绝缘XLPE电导率的比值k约为10时,绝缘界面上的电场、温度场和空间电荷分布最优;优化应力锥曲线曲率半径、压接管厚度、内屏蔽层厚度等尺寸均能改善电场分布,且尺寸变化所达到的优化效果不如材料改性的优化效果显著,但却更具针对性。因此高压直流电缆中间接头的设计应以材料研制为主,以尺寸修正为辅。     

高压直流电缆接头稳态温度场分布及其影响因素

温度是反映电缆中间接头运行状态的重要参数。与交流不同,高压直流电缆中间接头绝缘层温度的变化影响着电场分布和空间电荷的积累,因此不仅要关注接头线芯的温度,更要研究绝缘层温度和绝缘层内外表面温差的变化。建立了高压直流XLPE绝缘电缆中间接头的简化模型,利用有限元软件进行仿真,得到了接头绝缘层稳态温度分布,并研究了不同线芯电流和电缆接头外表面温度分别对接头导线芯温度、XLPE主绝缘和硅橡胶（SIR）增强绝缘层温度分布以及绝缘层内外表面温差的影响。结果表明：直流高压下,线芯电流对三者影响较为显著;接头外表面温度对接头导线芯最高温度、绝缘层最高温度和绝缘层温度分布有影响,而对绝缘层内外表面温差的影响可忽略不计。     

交联聚乙烯电缆绝缘的应变测量与分析

为了研究交联聚乙烯电缆绝缘中的残余应力及其随温度的变化与松弛情况,利用电阻应变计与电阻应变仪连接的试验线路,在升温至80°C和90°C以及在这两个温度下的保温过程中,测量了绝缘截面上不同部位的应变量。试验发现,生产过程导致交联聚乙烯绝缘层中存在残余机械应力/应变以及半径方向的形态不均匀,这是导致电缆性能下降的重要原因,尤其对绝缘较厚的高压和超高压电缆,需恰当的热处理工艺消除其影响,改善绝缘性能。所提测试方法简单易行,可与计算机连接完成自动连续测量,因此可用于工艺参数的优化设计。