硅橡胶电导特性对XLPE绝缘高压直流电缆中间接头内电场分布的影响

为改善交联聚乙烯（XLPE）绝缘高压直流电缆中间接头内的电场分布,通过添加纳米填料制备了用于制作电缆接头应力控制体的非线性硅橡胶复合材料。建立了高压直流电缆接头仿真模型,测试了各绝缘材料的电导特性,计算了电缆接头内的电场分布。研究结果表明,70 ℃时在各场强下未改性硅橡胶的电导率都小于高压直流电缆XLPE绝缘,故电缆接头内的最高场强点位于硅橡胶增强绝缘内,且最大场强远大于电缆本体绝缘的平均场强;以非线性硅橡胶做应力控制体增强绝缘时,超过一定场强后增强绝缘的电导率明显大于XLPE绝缘,保证了电缆接头内最高场强点永远位于XLPE绝缘内,且接近于平均场强。     

110kV光纤复合电缆接头制作工艺研究

阐述了传统110 kV电缆、光纤及带光纤复合电缆中间接头安装技术;以实验室测试和现场安装为依据,探讨了110 kV光纤复合电缆中间接头的制作工艺,对其中关键工艺提出了多种解决方案,并总结出了较为合理的实施方法。     

缺陷对电缆接头复合界面电场分布 影响的仿真分析

利用COMSOL Multiphysics有限元仿真计算软件建立了三维模型,分析了界面粗糙度缺陷、界面划痕缺陷和界面湿度缺陷对电缆接头复合界面电场分布的影响。结果表明:界面粗糙颗粒、划痕和湿度都会使附近的区域局部电场强度发生畸变,进而改变电缆接头复合界面电场的分布,影响沿面放电的进程。该仿真分析为研究复合界面的沿面放电提供了相应的理论依据。     

缺陷对电缆中间接头温度分布影响的仿真研究

电缆中间接头在制造或者安装的过程中易产生缺陷,导致局部温度上升而加速绝缘老化,对电力系统的稳定运行造成威胁。但实际中无法直接测量电缆接头内部的温度,因此有必要对电缆接头的内部温度分布进行仿真研究。利用ANSYS软件建立了电缆中间接头以及其内部存在缺陷的二维、三维物理模型,并对其进行温度场仿真分析。结果表明:当电缆中间接头不存在缺陷时,其温度沿径向自内向外逐渐降低,轴向温度自中心位置向两边逐渐降低;当电缆中间接头中的交联聚乙烯/硅橡胶界面存在气隙、水汽、导电颗粒时,接头内部局部温度受缺陷处材料热导率的影响;气隙的尺寸越大,对局部温度的影响越大,局部升温范围是气隙本身尺寸的5倍;气隙位置越靠近接头两侧,局部升温越高。     

硅橡胶电导特性对XLPE绝缘高压直流电缆终端电场分布的影响

交联聚乙烯(XLPE)绝缘高压直流电缆终端内各绝缘材料的电导率受温度和电场强度的影响差异较大,这是导致其电场分布复杂、研发难度大的关键因素之一。为此,利用多物理场耦合软件仿真计算了以不同性质硅橡胶为增强绝缘的高压直流电缆终端模型内的电场分布,分析了绝缘材料的电导特性对电场分布的影响与机理。研究结果表明:以高压交流电缆终端中常用的硅橡胶作为直流电缆终端的增强绝缘时,应力锥根部的硅橡胶内电场严重畸变,最大电场强度(简称场强)值约达到电缆本体平均场强的6.7倍;以具有合适非线性电导特性的硅橡胶做增强绝缘时,直流电缆终端内电场分布均匀,且最大场强点位于电缆XLPE绝缘内。说明应用电导非线性硅橡胶是解决XLPE绝缘高压直流电缆终端制造瓶颈问题的有效方法之一。     

高压直流系统电缆接头中空间电荷与电场分布的仿真计算

电缆接头复杂的结构与界面情况,使其成为电缆系统中的薄弱点,需要重点研究.但是由于空间电荷测量方法的局限性,只能获得简单结构(例如薄膜或同轴电缆试样)的空间电荷分布,而复杂绝缘结构中的空间电荷分布无法直接测量.利用COMSOL仿真软件,基于双极性载流子输运模型,建立三维电缆接头仿真模型,对其空间电荷与电场分布进行了仿真计...     

电缆接头局部放电电磁仿真与多传感器联合检测

目前对于已敷设的电力电缆的局部放电检测,单一的采用高频电流法或超高频法都易受到现场干扰信号的影响。因此,为提高检测的有效性和准确度,文中采用高频电流法和超高频法联合检测的方法,通过对比两种检测结果中是否同时存在脉冲信号来相互鉴别去除干扰信号。对于其中的超高频检测,为了克服内置式传感器在已投运电缆中无法应用的局限性,采用了外置式传感器。其使用时面临着信号辐射出来及在空气传播过程中强度会有较大衰减的情况,针对这一情况结合用于三相交叉互联的电缆中间接头的屏蔽层是断开的这一特征,进行了建模仿真,验证了采用外置式传感器的可行性,得到了信号最强的传感器最佳安装位置。最后利用研制的传感器进行了现场实测,验证了仿真结论,并证明了联合检测的方法能够很好的甄别干扰信号与真正的局部放电信号。     

基于有限元法的电缆接头温度场仿真

为了简化计算,在对电缆接头进行温度场仿真时,一般会利用其轴对称性来建立模型,但该模型与电缆实际敷设情况相比存在差异,导致仿真结果不准确。利用有限元软件Ansys分别仿真了轴对称模型下和实际敷设情况下电缆的温度场,通过对比分析,可以发现,用一定半径的环形土壤可以模拟实际土壤情况。将该半径应用到电缆接头的温度场仿真中,结果显示,用一定半径的环形土壤来模拟电缆实际敷设土壤情况,可以在轴对称模型下使电缆接头的温度场仿真结果更加准确。     

SiC掺杂对直流电缆附件用硅橡胶材料非线性电导特性的优化研究

电气设备部件的性能提升不仅要依靠传统几何方法来改善绝缘结构,更要侧重于对绝缘材料自身性能的优化。该文通过实验研究了碳化硅（SiC）/硅橡胶复合材料的直流电导特性和直流击穿特性。随着温度升高,SiC晶格散射会阻碍载流子迁移,宏观上表现为电导特性非线性系数降低,而更多高能载流子的出现则会使非线性区阈值场强减小。随着SiC体积分数及粒径的增加,复合材料直流击穿场强虽有一定程度降低,但整体仍满足运行设计要求。在兼顾关键位置电场分布、损耗功率及局部温升的条件下,该文通过仿真探究了非线性电导特性参数的合理范围,所制备的掺杂10%体积分数SiC/硅橡胶复合材料作为应力锥增强绝缘参与电场调控,可有效改善电缆终端内部电场强度分布,应力锥导体锥面处电场强度降低幅度达到50%。该研究结果有望从材料改性角度为提升电缆附件性能提供思路。     

10 kV XLPE电缆中间接头复合缺陷电场分布仿真研究

以10 kV交联聚乙烯(XLPE)电缆中间接头为研究对象,基于Ansys Maxwell平台建立电缆中间接头的3D模型,除考虑气隙、受潮、导电颗粒和针尖等典型单一缺陷对电场分布的影响外,还结合现场实际安装过程,在较薄弱的部位施加几种复合缺陷,通过有限元计算分析中间接头内部的电场分布情况。结果表明：中间接头内部主绝缘存在复合缺陷时,缺陷处的电场强度随着其深度加深而不同,即使是微小的缺陷也会导致内部的电场分布发生畸变;XLPE处的导电尖端是电场强度最集中、畸变最严重的部位,样本数据的电场强度最大值高达6.365 MV·m^-1,若不及时处理将导致绝缘击穿。该计算结果可供工程应用参考,用于指导中间接头的安装和预防绝缘击穿。     

电场强度对ADSS光缆的影响

为了保证ADSS光缆悬挂在安全的电场环境中，主要分析电场强度和电位对ADSS光缆的影响，并通过三维实例计算，分析各种因素对ADSS光缆电场强度的影响。     

10kV交流XLPE电缆熔接头的直流电场仿真分析

为了研究具有不同电气性能的熔接头在直流下运行的电场分布,本文以10 kV交流交联聚乙烯(XLPE)电缆熔接头为例,通过有限元仿真软件建立熔接头电场和温度场耦合仿真模型,得到了当恢复绝缘且具有不同直流电导率时熔接头的直流电场分布.结果表明:当恢复绝缘的直流电导率大于本体绝缘时,熔接头直流运行时的最大场强位于反应力锥处.随着绝缘温差的增大,反应力锥场强逐渐减小而应力锥场强逐渐增大.反应力锥坡度越小,其电场强度越大,但熔接头恢复绝缘与本体绝缘的结合性更好.     

工频电场对ADSS光缆特性的影响

通过实验观测输出光功率与不同电场强度等级及时间的关系，在假设的基础上分析了工频电场引起光纤晶体的晶轴角度的偏转，详细说明了工频电场对光纤折射率及光传输模式的影响及其改善方法。     

含有非线性应力管的电缆终端电场的有限元分析

利用时域有限元方法分析了含不同应力控制管时的电缆终端电场分布。分析结果表明,采用由电容性和非线性电阻性材料复合绝缘结构的应力控制管时,电缆终端的电场分布最为均匀。进一步分析电缆终端中电容性和非线性电阻性材料知其分界面处含有气晾时的电场分布。     

Effect of semicon-dielectric interface on conductivity and electric field distribution

Development of solid dielectric dc transmission class cable has become a priority throughout much of the world. Interdiffusion between the semiconducting electrode materials and the dielectric inevitably causes variations in conductivity of the dielectric near the semicon which results in distortion of the electric field and space charge formation under dc conditions. Analytical approximations and numerical computations provide a basis for analyzing space charge measurements, and based on such space charge measurements and the analysis, we estimate the field distortion for several material systems.     

一种基于交流电场感应的取能电源设计

基于交流电场感应的取能电源是输电线路在线监测装置的一种新型供电方式,但由于其输出功率较低,目前还难以满足在线监测装置的用电需求。针对此问题,文中在理论分析影响取能功率因素的基础上,提出了一种新型的感应电极结构,并进行了仿真分析和实验验证。研究表明,在10kV电压等级下,所设计的感应电极可产生3.35mA的位移电流,在负载电阻大于5kΩ时取能电源可输出600mW以上的连续功率。本文的原理和方法为解决在线监测装置的供电问题提供了新的思路。     

基于电-热场耦合的35kV电缆中间接头气隙缺陷仿真分析

为了研究电缆接头在不同尺寸空气楔形间隙下的运行性能,本文采用有限元计算方法,设计35kV电缆接头精细化模型,计算电缆接头在发生单相短路故障时的电场和温度分布.结果表明,电缆接头内的空气间隙电场强度集中,绝缘层存在劣化隐患.随着空气间隙长度的增加,气隙内最大电场强度逐渐增大;随着空气间隙深度的增大,气隙内最大电场强度呈先减小后增大的变化规律;气隙内热量的积聚会进一步造成绝缘层的老化.最后,根据现场实际缺陷案例,提出风险预控和防治措施.     

触头盒内最大电场强度的计算

建立了舌形触头盒内最大电场强度的计算公式。公式表明触头盒的介电常数愈大,盒内触头最大电场强度愈小,公式计算结果与实测相当接近,可供舌形触头盒绝缘结构设计参考。     

施工缺陷对超导电缆中间接头内电场分布的影响

中间接头在高温超导电缆中是最薄弱的环节,制造和施工环节中造成的任何缺陷都有可能在运行时产生电场畸变,缩短中间接头使用寿命,施工缺陷严重时可能引发电缆局部放电、击穿等事故。为此本文利用有限元仿真软件分析了绝缘层划伤、绝缘层杂质、超导带焊接毛刺三种典型施工缺陷对接头内电场分布的影响规律。研究结果表明,绝缘层划伤存在空气隙时,最大电场强度随着空气隙厚度增加而减小;而当空气隙厚度保持不变时,最大场强与空气隙长度呈正相关增大。绝缘层残留杂质时,半导电层切断处、超导带焊接部位附近的绝缘层杂质周围电场畸变最严重,且超导带焊接部位周围最大场强大于半导电层切断处。此外,杂质大小、位置及带电与否均会对电场造成很大影响。随着杂质半径增加,超导带焊接部位和半导电层切断附近杂质周围场强近似呈正比例增长;杂质不同电荷量和电性对电场畸变程度同样有重大影响,特别是当部分杂质为电负性时,周围最大场强均超过5MV/m。超导带焊接毛刺的位置及大小对场强有较大影响,其中在超导带焊接部位与绝缘层分界面处场强最大,且沿超导带焊接部位径向的毛刺周围场强高于沿轴向的场强。研究成果为分析超导电缆故障原因,制定接头施工工艺提供一定参考。