500kV海缆工厂接头绝缘恢复过渡区形成过程及电树枝特性

工厂接头是实现大长度海缆线路的关键技术,其中绝缘恢复工艺对工厂接头的绝缘介电性能及安全可靠运行起着重要的决定作用。首先利用流体仿真技术模拟了500kV交联聚乙烯(XLPE)海缆工厂接头绝缘注入形成过程;构建了透明可视化注塑平台系统,对工厂接头的注塑形成过程进行了物理模拟;探讨了海缆工厂接头绝缘恢复过渡区的形成机理;利用偏光显微镜对500 kV海缆工厂接头的过渡区微观形态进行了研究;对500 kV海缆本体绝缘、工厂接头恢复绝缘及过渡区的绝缘样品电树枝起树电压及电树枝生长特征进行了试验研究。研究结果表明:模具内注入的低密度聚乙烯熔体流动方向的垂直面上存在一定的速度梯度分布,是导致500 kV海缆模塑接头过渡区形成的重要原因;透明可视化注塑模拟过程与流体仿真注塑过程基本一致,进而验证了熔体流动仿真结果的可靠性;工厂接头的绝缘恢复过渡区的切片样品表面存在大量不规则应力裂痕;典型过渡区样品电树枝形貌显示出异于正常电树枝的生长特征,长宽比接近0.7,且具有不沿电场方向生长的特征;工厂接头过渡区样品的电树枝起始电压对比本体绝缘样品降低约30.76%。     

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。     

三芯扇形纸力缆中二维电场分布的有限元素法分析

本文用有限元素法对10 kV、3×95 mm~2扇形油浸纸绝缘电缆横截面中二维电场分布进行数值计算。还利用有限元素法计算的结果对三芯扇形油纸力缆工厂软接头中反应力锥面曲线的确定进行了一定的数值分析,可作为设计三芯扇形电缆工厂软接头的理论参考。     

交联聚乙烯绝缘海底电缆应用及试验监测技术评述

XLPE绝缘海底电缆拥有优良的电气、力学和耐热性能,是海缆技术发展的主流方向。本文回顾了国内外海缆工程的发展历程,综合分析了交、直流海缆的经济性和适用性;结合舟山-宁波500 k V海缆工程,介绍了交联聚乙烯(XLPE)绝缘海缆的本体及软接头技术特点;分析了海缆现场绝缘试验技术及在线监测技术的研究进展。XLPE海缆系统涵盖深广的理论与工程问题,未来仍需在绝缘结构设计、关键制造工艺、试验监测技术等领域开展系统的研究。     

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。     

国内文摘与专利

<正>500kV海缆工厂接头绝缘恢复过渡区形成过程及电树枝特性/张振鹏,胡列翔,赵健康,等/高电压技术,2019(11)工厂接头是实现大长度海缆线路的关键技术,其中绝缘恢复工艺对工厂接头的绝缘介电性能及安全可靠运行起着重要的决定作用。首先利用流体仿真技术模拟了500kV交联聚乙烯(XLPE)海缆工厂接头绝缘注入形成过程;构建了     

±500kV直流海缆在J型管敷设环境下的稳态载流量仿真研究EI北大核心CSCD

高压直流海底电缆稳态载流量的计算对海底电缆工程的设计和运行非常关键。该文利用COMSOLMultiphysics仿真软件,建立±500kV直流海底电缆在J型管敷设环境下的三维电-热-流耦合模型。针对J型管位于海面之下和海面之上2种情况,分别计算海缆的稳态载流量、温度分布以及电场分布。结果表明,J型管海缆运行在海面之下时载流量比运行在海面之上高约2倍。此外,发现海缆绝缘中的电场分布取决于绝缘内外层的温度差,当绝缘层内、外表面温差等于6.0℃时,整个绝缘层电场均匀分布,大小为16.7kV/mm;当绝缘层内、外表面温差大于6.0℃时,海缆绝缘电场分布沿电缆径向由内向外逐渐增大;当温差小于6.0℃,绝缘电场分布沿电缆径向由内向外逐渐增小。另外,减小J型管壁厚和增大J型管外径可以在一定程度上提升海缆的稳态载流量,对运行在海面之上的J型管内电缆施加通风冷却可将其稳态载流量提升约73%。     

35kV乙丙橡胶绝缘海缆软接头制作技术

经对意大利专家现场修理乙丙绝缘海缆软接头的制作全过程观察,总结了他们制作接头用材料、设备及制作工艺。认为接头制作工艺不很复杂,关键是控制接头材料的恒温时间,同时提出了我国自制专用设备和接头材料的必要性。     

直流电缆绝缘中电场的分布

<正> 直流电缆与交流电缆中电场的分布有着本质的不同,这是因为直流电缆电场分布由绝缘电阻决定,而交流电缆电场分布由介质常数决定。由于温度和电场强度对绝缘电阻有明显影响,就使直流电缆绝缘中电场分布变得较为复杂。同时,由于介质吸收现象,直流电缆承受冲击电压和极性反转时,电场分布亦会产生相应的变化。     

基于有限元的交直流电缆绝缘缺陷电场分析方法比较

绝缘缺陷对交直流电缆内部的电场分布存在差异,直流电缆电场分布的数值分析应使用传导电流场方法,本文通过数值分析方法比较了绝缘缺陷对交直流电缆绝缘电场分布的影响关系。分析结果表明:不同绝缘缺陷材质,不同电缆类型,电缆绝缘的电场分布特征有较大差异,直流电缆绝缘中的低电阻颗粒物缺陷对其绝缘的电场强度影响最大,交流电缆中的低电阻颗粒物缺陷和直流电缆中的气隙缺陷对绝缘中的局部电场影响特征相同,绝缘缺陷位置对交直流电缆绝缘电场分布的影响存在显著差异。研究结果对交直流电缆绝缘缺陷的电场分析方法具有借鉴意义。     

表面含有半导电层的高压绝缘结构的电场的有限元分析

表面半导电层结构可以均匀电场和抑制表面电晕放电,因此被广泛应用于高压电力电缆接头和高压发电机定子线圈端部绝缘中。由于表面半导电层比主绝缘层薄得多,在应用有限元法进行分析时存在着分析区域难剖分的缺点。本文经过一个简单的分析实例,提出了表面含有半导电层的高压绝缘结构电场的有限元分析方法。     

高压直流XLPE电力电缆预制式接头的设计

交直流绝缘层中本构方程的相似性决定了直流交联聚乙烯(XLPE)电缆附件与交流XLPE电缆附件的结构和设计原理的相似性。但是两种电场下本征参数性质的不同又使得直流XLPE电缆附件的设计不同于交流XLPE电缆附件的设计。为合理设计直流XLPE电缆接头,借鉴交流XLPE电缆接头设计的经验,给出了详细的设计直流XLPE电缆接头结构的方法。在直流XLPE电缆接头的设计中,界面空间电荷的抑制是接头设计成功的保证;而对界面空间电荷的抑制就需要界面两侧绝缘的介电常数和电导率的合理配合。最后,以30 kV直流XLPE电缆中间接头的设计为例,通过仿真计算得出,在高压屏蔽层端部附近界面上的允许切向电场强度取为1.5 kV/mm时,EPDM与XLPE在设计电场下符合应力锥优化设计要求的电导率比值范围可取为(0.5,5),在此范围之外的电导率比值的材料是不可以用来设计直流XLPE电缆中间接头的。     

66kV海上风电场用三芯 XLPE绝缘海底电缆设计方案的可行性分析

文章从海缆的结构设计、成本、立项研发及测试等方面进行分析,提出了在沿海风电场采用66kV 交联聚乙烯 (XLPE)绝缘光纤复合海底电缆集电传输的方案,该方案可以满足单个风机容量不断增大、降低集电线路经济 成本的要求.重点介绍66kV三芯大截面海缆导体、绝缘和径向阻水铅护层的设计,最后通过测试表明海缆各项性能都达到标准要求。     

110kV良容线电缆终端故障分析

为确定佛山供电局110kV良容线电缆终端主绝缘击穿的原因,对该电缆终端头进行解剖和材料切片检查分析。分析结果认为：施工不当造成电缆绝缘屏蔽层受损,引发电场畸变严重,是引起事故的主要原因;接头的安装工艺不当引起接头受潮和接触不良,加速了主绝缘击穿的进程。建议在多雨地区,接头铜尾管与铝波纹护套的密封连接采用搪铅方式。     

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。     

高压XLPE电缆缓冲层缺陷研究现状综述

高压交联聚乙烯电缆因缓冲层缺陷引发的故障频发,已严重威胁到电力系统的安全运行。本文首先介绍了缓冲层的基本结构和作用,并在此基础上梳理了目前国内外对于缓冲层失效的相关研究;其次从缓冲层的材料特征和内部结构等角度结合电场仿真来分析缺陷发生的主要原因;之后对缓冲层缺陷中出现的白色粉末绝缘性能和理化特征进行总结,并提出其形成机理;最后对缓冲层缺陷的检测手段进行汇总,提出使用计算机断层成像技术对电缆缓冲层缺陷进行检测以弥补现有检测手段的不足,并建议对铝护套及缓冲层的材料或结构进行优化,以预防缓冲层缺陷的生成。     

染污复合绝缘子交流电场特性研究

为了揭示复合绝缘子在污秽潮湿环境中运行时的电场分布特性,笔者基于复合绝缘子的污闪理论,研究了绝缘污秽电场模型和计算方法,采用污层表面电导率和模拟导电污层的电阻层边界条件,应用有限元电场计算软件ElecNet对复合绝缘子污秽电场进行了交流时谐电场计算分析,比较了污层沿绝缘子轴向均匀分布和不均匀分布两种情况下的绝缘子电场分布,分析了污层表面电导率大小(即不同的污秽度)以及污层分布状态对绝缘子表面电场分布的影响。得出,当伞裙上表面电导率高于下表面时,沿泄漏路径的电位分布线性度降低;当伞裙上表面电导率低于下表面时,沿泄漏路径的电位分布变化不明显。     

交联聚乙烯电缆水树缺陷的修复方法研究

采用硅氧烷修复液修复交联聚乙烯电缆老化试样中的水树,进而分析修复效果及机理。将介质损耗因数为4%～6%,绝缘电阻7 500～10 000 MΩ的短电缆在7.5 kV 450 Hz交流电压下老化至介质损耗因数达到20%左右,绝缘电阻3 500～5 000 MΩ。然后用压力注入式修复装置把修复液注入缆芯对水树缺陷进行修复。以介质损耗因数、绝缘电阻和击穿电压为指标对修复效果进行评判;通过显微镜切片观察修复前后水树微观形态;通过仿真修复前后水树附近电场分布来分析和验证水树的修复机理。实验结果证明,修复液可以充分与电缆水树中的水发生反应生成胶状聚合物填充水树通道;修复后电缆介质损耗因数、绝缘电阻和击穿电压恢复到新电缆水平;改善了绝缘层电场分布;有效地抑制了水树生长。实验表明,该修复液可有效修复电缆中的水树缺陷,提高电缆绝缘水平。     

特高压直流极母线避雷器污秽状况下内外部电场分布的仿真研究

由于直流电场对污秽颗粒的吸附作用,使直流避雷器相对于交流避雷器的积污更加严重。且特高压直流极母线避雷器在绝缘外套内部还有3柱并联的电阻片柱,污秽分布对绝缘外套表面电场以及电阻片柱与绝缘外套之间的径向电场的改变,都将会对避雷器的运行状况造成一定的影响。文章结合直流场中污秽的分布特点,建立了特高压直流极母线避雷器污秽状况下的电场仿真模型,对避雷器在整体湿污秽以及出现局部干燥带时的伞裙表面电场和电阻片柱与绝缘外套间的径向电场进行了计算分析,结果表明：避雷器整体污秽会导致绝缘外套表面场强与内部径向场强的增大,但数值较小尚且不会引起电晕及闪络现象;而局部干燥带的出现,则会在伞裙表面和电阻片与绝缘外套间的空气间隙形成局部过高的表面场强和径向场强,导致绝缘外套表面闪络,以及电阻片柱与绝缘外套间的贯穿性放电等现象,严重危害避雷器的安全稳定运行。     

高压直流电缆及附件的电场分析程序

电力电缆及附件的电场分布,显著地受绝缘电阻影响.电阻相对于温度及电位梯度呈非线性关系.利用热流场的分析方法,通过有限差分程序,对66～77kV交联电缆用的绕包式中间接头和预制型油终端,计算了直流电压下的电场分布.在温度均布时,最大电位梯度在导体表面,温度升高时则移到了屏蔽层.交联聚乙烯与乙丙橡胶体积电阻系数之比,显著影响到66kV交联聚乙烯电缆附件的电场分布,正确求出这个比例常数是非常必要的.温度均布条件下的预制型油终端的电场分布表明,电压几乎全都施加在环氧树脂绝缘套管上.