电力电缆接头温度场分布的理论研究

电力电缆接头事故在电力电缆故障中占很大的比例,电力电缆接头的温度是反应其运行状态的重要参数.文中构建了电力电缆接头的简化结构模型,运用传热学的原理建立了电力电缆接头的温度场数学模型,应用有限元法分析了电力电缆接头的温度场分布.根据温度场的分布,把温度传感器合理地安装在接头的表面,可以通过电力电缆接头的结构特性、表面温度和环境温度,得到更加接近实际温度的接头线芯温度,能够及时准确地了解电力电缆接头的运行状况.     

电力电缆运行温度场变化及在线监测技术研究

电力电缆在高压和大电流状态下长期运行,由于各种故障引起的温度升高会导致电缆过热或绝缘性能下降。文中在分析电缆结构和温度场的基础上,建立了电缆温度场有限元模型,完成了电缆沟敷设和电缆中间接头的热分析,通过热分析确定其过热位置,为温度传感器的布置提供理论支持。完成了电缆沟温度在线监测系统设计方案,能够实时采集电缆沟温度数据。该研究为电力电缆智能化监测的发展提供了参考和借鉴。     

高压电缆接头温度场分布的仿真计算

温度是制约电缆接头载流能力的直接因素,研究接头的温度场分布对实现接头载流能力的准确评估至关重要。论文建立了接头的二维轴向仿真模型,对不同负荷下接头进行温度场仿真分析,并设计了高压电缆接头稳态温升实验,实测了不同负荷下的接头稳态温度分布。最后,应用接头二维轴向仿真模型研究了环境温度、对流换热系数、主绝缘件和保护壳填充胶导热系数变化对接头稳态温度分布的影响,进而提出了电缆全线载流量的提升策略。实验和仿真结果对比表明,不同负荷下接头二维轴向仿真模型对接头导体温度的计算误差绝对值不超过10%。因此,采用接头二维轴向仿真模型计算接头温度场分布能够满足工程应用的需求。     

基于温度概率预测的地下电力电缆可靠性模型研究

地下电力电缆周围气象温度具有不确定性。通过考虑气象温度对地下电力电缆可靠运行的实时影响,借助广义极值分布(Generalized extreme value distribution,GEV)对气象温度进行概率分布拟合,在此基础上分析了地下电力电缆的温度场和热阻等效电路,提出了基于温度概率预测的地下电力电缆可靠性模型,从而有效预测地下电力电缆的导体温度。数值仿真计算与实际测量结果的比较验证了该预测模型的有效性和准确性,为地下电力电缆可靠运行和温度在线监测提供了重要的技术支撑。     

封闭母线接头温度场分布的数值分析

作为电力传输设备,封闭母线接头处的发热温升和散热问题是影响其工作稳定性的重要因素之一。在构建封闭母线接头简化结构模型的基础上,结合热量传递的3种基本方式：导热、对流及辐射,建立了封闭母线接头温度场数学模型;利用有限容积法对封闭母线接头温度场数学模型进行离散化处理,并建立了离散化方程;通过三对角阵算法迭代求解出封闭母线接头处内外温度分布。通过试验验证了所建立模型的正确性,从而利用该模型可以准确监测封闭母线接头内外温度分布。     

考虑接触电阻下的电缆接头热点温度

电缆接头内部热点温升是电力电缆的重要问题,有必要研究接触电阻对热点温度的影响。首先,建立了电缆接头及电缆本体的2维轴对称模型。通过不同接触电阻等效模型下的温度场仿真对比,其热点温度相对误差不超过1%,从而确定了接触电阻的等效模型。然后,分别对有无接触电阻的模型进行温度场仿真分析,其热点温度相对误差达10.2%,确定了考虑接触电阻的必要性。最后,在电缆接头温升试验平台进行了试验,比较了测量数据与有限元仿真数据,其热点温度相对误差不超过7%,可以满足工程应用的需要。     

电力电缆及终端接头劣化修复技术研究进展

电力电缆因具有占地面积少、线路损耗小等优点而被广泛应用于电力传输领域，其绝缘性能对供电可靠性有着极其重要的影响。在电场、温度、应力等因素的作用下，电力电缆及终端接头不可避免地会出现绝缘缺陷，劣化修复技术主要是在缺陷出现后能够快速、准确地对绝缘缺陷进行修复的方法。对此，阐述了电力电缆及终端接头的劣化原因，介绍了温度、机械应力、施加电压、空间电荷注入、污秽积累等因素对电力电缆及终端接头劣化的影响机理及规律。总结了目前常见的电力电缆及终端接头的修复技术并说明了各自的应用范围和优缺点，并针对电缆劣化机理、劣化修复技术和终端接头修复技术等方面提出相关建议。     

局部放电信号在交联聚乙烯高压电力电缆中的衰变及其检测

针对高压交联聚乙烯电力电缆独特的分层半导电绝缘以及复杂的金属屏蔽结构,采用阻抗分布参数加权比的传输线简化模型以及时域有限差分法对局部放电脉冲在电缆及接头中的衰减谱特性进行理论计算和电磁场仿真分析。设计和构建了电力电缆接头典型物理绝缘缺陷模型以及3种不同类型传感器组合的局部放电检测系统,开展了复杂的高压电力电缆接头分层结...     

基于有限体积法的超高压电缆接头绝缘性能研究

超高压(EHV)电缆接头内部存在的缺陷将造成电场集中,局部温度升高,达到一定程度即发生闪络或击穿,影响其安全可靠运行。为研究影响电缆接头内部电场和温度场分布的主要因素,利用有限体积法对电缆接头进行了电场-温度场耦合仿真,研究了电缆接头在正常工作状态、绝缘材料存在杂质颗粒、应力锥表面存在毛刺突起、硅橡胶绝缘材料老化等情况下的电场-温度场分布特性。研究结果表明:接头与绝缘界面、导体屏蔽管两端等位置是绝缘的薄弱环节,容易发生沿面闪络或绝缘击穿;接头绝缘中微小的杂质颗粒可能导致局部温度超过绝缘材料的耐受温度,加速绝缘老化;老化到一定程度时,温度和电场强度又将大幅度升高,对接头安全运行造成严重隐患。该研究结果对电缆接头的结构优化设计和绝缘材料的选择具有一定的参考意义。     

不同频率谐波下单芯电缆温度场仿真分析

电力电缆的温度是保证其安全运行的重要参数之一,本文分析了现有电缆谐波温度场模型情况及其局限性,根据电力电缆线路产热和散热的特点,建立了电缆的电磁场-温度场耦合二维有限元分析模型。确定了电磁-热耦合场分析的边界条件,综合考虑电缆敷设方式及谐波情况下的集肤效应和邻近效应,求解得到了电缆内部电磁场分布。将得到的谐波焦耳热损耗作为热源耦合至热场模型进行计算,提出了一种多相电缆谐波温度场仿真模型,并仿真了不同频率谐波下电缆的温度分布情况。该研究可以为电力电缆线路的热分析和热老化寿命评估提供一定的参考。     

电力电缆接头测温系统的设计

电缆接头是电缆的薄弱环节,电缆接头温度是反映其运行状态的重要参数。为及时准确了解电缆接头的运行状况,设计了电缆接头温度在线监测系统。首先根据传热学理论,分析电缆接头的传热形式和特点,应用有限元分析软件求解电缆接头的温度场分布。然后根据光纤Bragg光栅(FBG)的传感原理,采用热反应灵敏的光纤光栅传感器和精度较高的微型光谱仪设计测温系统,其中对传感器进行优化设计,并通过包绕方式安装传感器。该系统不受电磁辐射的干扰和光源波动的影响;传感器可在一条光纤上串接复用,实现准分布式测量。实验表明,该系统可以实时监测电缆接头的温度变化,实现电缆事故预警。     

电力电缆接头故障的预警监测系统

对电缆接头故障进行了一些有益的分析,提出了一种间接在线评估接头电阻和绝缘老化的算法,从理论上验证了接头温度与接头质量的相关性。在此基础上,介绍了基于上述机理而设计的电缆接头温度监测系统。通过实例分析说明了该机理的有效性和可信度,同时本系统的先进性和可靠性也得到了验证。     

10kV交流三芯电缆中间接头直流化改造热-电耦合仿真研究

将交流电缆改为直流运行后,对电缆接头进行温度场和电场仿真并研究其温度和场强分布规律对改造后的电缆供电能力的评估非常重要,目前关于交流电缆直流化改造的研究主要是针对电缆本体,对电缆接头的研究还较少.本文建立了城市配电网中常见的10 kV交流三芯电缆接头的三维仿真模型,首先采用ANSYS中的热-电耦合模块对接触系数k=4时...     

城市电力电缆接头温度无线巡测系统的设计实现

电力电缆中间接头的温度是反映其运行状态的重要参数。通过对接头温度进行测量和监视,可以了解其绝缘老化情况、准确评估其工作状态、及时发现其故障隐患。应用检测技术、计算机技术和通信技术等手段,设计出了一种配置灵活方便的采用无线通信方式的地下专用电网电缆接头温度巡测系统,并介绍了系统的组成及优势。此设备对于避免电缆火灾事故的发生,增强地下专用电网的安全可靠性,提高企业的经济效益有着非常重要的意义。     

基于多场耦合模型的海底电缆载流量和温度场计算研究

海底电缆将电能输送至陆上升压站过程中,各路径段敷设方式下其载流量和温升都对其输送稳定性有着重要影响,电缆载流量和温度场的准确计算对提升电能输送的可靠性与经济性都有着重要意义。文章结合电缆敷设条件,利用COMSOL有限元分析软件建立了基于电磁场、流体场和传热场的多物理场耦合模型,分析了电缆沟内敷设电缆的温度场变化,研究了不同敷设方式对电缆载流量大小的影响。数据表明,电缆敷设的位置和回路数会对电缆载流量产生影响,不规范的敷设位置和密集的回路数都会降低载流量值。因此在工程中应严格按照规范敷设电缆,同时确定适当的回路数以提升运行经济性。     

三芯电缆载流量及温度场计算的有限元法

针对直埋方式的三芯交联聚乙烯（XLPE）电力电缆利用有限元法能任意布置结点和网格的特点,建立了地下电缆温度场计算模型,阐述了其计算原理.通过实例计算结果与实验数据对比表明,采用有限元法分析电力电缆载流量和温度场切实可行,且计算精确度高.     

海底高压动力电缆在线监测技术与实验研究

海底动力电缆经常出现故障,为探索寻找电缆监测技术方法,分析了胜利油田埕岛海域海底动力电缆多次出现短路故障的可能原因和产生故障的机理,并由此提出了采用基于BOTDR技术的分布式光纤传感系统监测电缆所受外力变化和监测电缆内部温度变化的技术,以及应用局部放电检测技术监测电缆绝缘破损后放电现象。电缆截面温度场和电缆外表受力的数值模拟分布式光纤传感监测电缆内部不同温度和外部受力变形的实验,以及电缆绝缘破损后的局部放电监测证明,所研究的方法可较好地在线监测动力电缆的工作状态,能有效监测和预测海底高压动力电缆运行中的主要故障,该研究可对海洋动力电缆的健康运行与维护提供一种技术方法。     

采用MATLAB仿真的变电站高压进线温度场和载流量数值计算

随着电力电缆在输配电线路中的广泛应用,准确确定电力电缆及其周围环境温度场的分布和电缆的载流量对于提高电力电缆的使用率、动态调整负荷具有重要的意义。为此,以地下排管敷设的交联聚乙烯电力电缆为研究对象,其实际模型为1个容量为250MVA、额定电压为230kV的变电站的高压进线。根据传热学和有限元法(finite element method,FEM)基本原理,建立了1种基于有限元法的水泥排管敷设电缆温度场计算模型,并对电缆及其周围环境的求解区域进行复合有限三角形单元剖分,即对电缆区域进行较密集的网格划分,而对电缆周围的土壤区域则进行较为稀疏的网格划分,以提高程序的运算精度和运行速度。结果表明:用MATLAB软件仿真,从而得到电缆及其周围环境的温度场分布,迭代计算了排管敷设交联聚乙烯电缆的载流量。证明使用有限元的方法分析地下电缆温度场,为电力工程中电缆载流量确定提供了一个比较可靠的计算方法。     

基于分布式光纤测温系统的单芯电缆瞬态温度场数值计算

为了保证地下电缆的可靠运行,电力部门的常规做法是在电缆表面安装分布式光纤温度传感器（DTS）,对电缆的热状态进行直接监测。由于电缆的载流量取决于导体的持续运行最高温度,因此基于传热学原理,利用通用有限元软件对计算场域进行自动划分,通过提取得到的单元与节点信息自主编制有限元计算程序,结合实时变化的负荷数据及DTs测量的电缆表面温度,分析计算了单芯电缆的瞬态温度场。通过110kV1×630mm^2交联聚乙烯电缆的试验研究,对比电缆导体温度的测量值和计算值,结果表明,自主编制的有限元计算程序能够准确地计算电缆的瞬态温度场,为电缆安全高效的运行提供了有效的理论依据。