高压XLPE电缆平滑铝复合护套的弯曲特性及结构设计

近年来,频发的波纹铝护套电缆缓冲层烧蚀故障引起了国内电力行业对平滑铝护套高压交联聚乙烯(XLPE)电缆的广泛关注,其弯曲性能是限制工程应用的技术难点.该文搭建平滑铝护套XLPE电缆的四点弯曲三维仿真模型,以内聚力模型模拟胶层的力学行为,研究有/无热熔胶粘接、缓冲层厚度、非金属外护套厚度及材料、电缆径向尺寸等对平滑铝护套复合结构弯曲性能的影响.结果表明,若铝护套不与外护套粘接,其抗弯曲变形能力差,易起皱并挤压内部绝缘;粘接后形成整体复合护套,其抗弯能力与总厚度有关,其中,铝护套厚度可根据短路容量要求确定,而由外护套补足抗弯强度所需总厚度,且外护套材料弹性模量不应低于800MPa;缓冲层厚度对铝护套弯曲性能影响较小,主要从吸收绝缘热膨胀角度进行设计.基于研究结论,试制了110kV平滑铝护套XLPE电缆并通过型式试验验证.     

皱纹铝护套对高压电缆传输线参数影响的有限元分析

高压单芯电缆的结构会改变其传输线参数,常用的解析模型均认为电缆护套为平滑结构。利用有限元法研究了电缆皱纹铝护套结构给传输线参数带来的影响。文章阐述了电缆传输线参数的基本概念以及通过有限元法进行仿真计算的过程,针对平滑铝护套、无重力影响的皱纹铝护套以及重力影响下的皱纹铝护套电缆结构进行了传输线参数对比计算,计算结果表明皱纹结构增大了特征阻抗和衰减,降低了传播速度,而重力影响下的皱纹结构对参数影响更显著。     

平滑铝护套高压电缆的性能研究

结合目前国内高压电缆系统运行需求,就皱纹铝护套与平滑铝护套两种电缆产品对电缆载流能力、感应电势、短路电流、可靠性以及弯曲性能等进行研究.得出平滑铝护套高压电缆的载流能力优势明显,可靠性提升,弯曲性能与皱纹铝护套电缆相当.     

高压电缆皱纹护套损耗系数改进计算方法

电缆金属护套中会因为感应电流引发温升,电缆的温升分析是进行电缆本体以及敷设设计的重要内容,主要有以IEC 60287为代表的解析方法和以有限元为代表的数值计算方法。高压电缆一般采用皱纹铝护套结构,该结构损耗系数计算缺乏有效手段：解析方法难以有效描述皱纹结构的影响,而有限元方法则需要消耗大量计算资源。针对这一问题,首先以有限元计算结果为参考对比分析了IEC 60287计算得到的皱纹护套损耗系数,发现基于IEC标准计算的损耗高于有限元计算结果,证明了该方法的保守性,并对其进行了校正,校正后的计算平均误差约6%。其次为了提高有限元计算效率,提出了皱纹护套平滑等效方法：基于损耗相等的原则,将220 kV等级的XLPE电缆皱纹铝护套结构等效为平滑结构。最后,建立了电缆的电磁-热耦合有限元模型,计算结果表明：等效前后的电缆温升仅相差0.90%,且等效后仿真速度提升为原模型的2.2倍;利用所提方法可实现准确快速的皱纹护套电缆电磁-热仿真分析。     

XLPE高压电缆半导电缓冲层烧蚀机理分析及平滑铝护套电缆试运行建议撤回

近年来，随着电缆使用率增长、使用年限增加，由电缆半导电缓冲层烧蚀引起的电缆故障也呈现快速上升趋势。通过统计国网公司系统内实际电缆故障现状，分析电缆缓冲层烧蚀机理，结合国内外研究现状，针对平滑铝套与皱纹铝套电缆进行对比分析，提出平滑铝套高压电缆试运行建议及减缓缓冲层烧蚀故障的办法，对有效保障高压电缆安全稳定运行具有重要指导意义。     

铝护套结构对XLPE电缆绝缘屏蔽层悬浮电位影响

为研究电缆铝护套结构对绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层间电场强度的影响,优化电缆铝护套结构进而降低缓冲层烧蚀缺陷的严重程度,本文建立缓冲层分压模型以及Comsol仿真模型,分析在缓冲层白斑缺陷出现后,计算不同电缆铝护套结构下的绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层电场强度。仿真和理论分析结果表明铝护套最小内径φmin和铝护套波谷处曲率K与绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层间电场强度有如下关系：φmin和K越小,绝缘屏蔽层悬浮电位越小,缓冲层间电场强度降低,其中φmin的影响更明显;以本文缺陷电缆为例,仿真定量分析得出φmin和K优化后绝缘屏蔽层悬浮电位分别下降了30%、13.7%;缓冲层间电场强度分别下降了30.3%、13%。     

连续包覆挤铝技术的研发与应用

根据CONFORM工艺可以生产出无缝铝管的原理,认为电缆的铝护套可以结合康仿工艺和压铝机的特点,开发一种全新的铝护套生产工艺,实现真正意义上的连续生产。皱纹铝护套是高压电缆的重要组成部分,具有防水作用,保证电缆的绝缘层在任何场合下不受外界潮气的侵入,延长电缆的使用寿命。在电缆的敷设运行过程中,金属铝护套电缆还要求承受≥500kg/m的侧压力,起到铠装层作用。另外铝护套还具有静电屏蔽、导通故障电流等作用。所以,皱纹金属套的质量对于高     

一起由接地工艺引起的 220 kV 高压电缆故障分析

以某220 kV高压电缆线路故障为例,分析了电缆的放电通道和施工工艺等问题,最后对电缆接头的接地工艺进行了探讨。对故障的电缆进行解体后,发现电缆接头的铜壳与铝护套间的焊接工艺不规范,接头两侧的焊点处存在接触面积不足、虚焊、脱焊等现象。由于电缆铜壳未能与铝护套有效连接,导致铝护套与铜壳在运行中长期存在异常放电。此外,这种接地情况导致本该从铜壳流走的电流,会从绝缘预制件外表面缠绕的薄铜网中流过,并在接触电阻较大的铝护套断口附近引起发热。长期发热会逐渐灼伤电缆本体,并最终引起绝缘击穿故障。     

基于时域有限元法的电缆局部放电分析

建立了110kVXLPE电缆皱纹铝护套松动时的放电模型,并利用时域有限元方法分析了其放电现象。研究表明在高压电缆生产中,铝护套的外径较大时,铝护套和绝缘外屏蔽、阻水带之间有一定的间隙,会造成高压XLPE电缆的铝护套气隙中的放电,这严重影响了电缆的性能指标和使用性能。     

500 kV交流超高压电缆选型分析

通过在绝缘结构、金属护套结构和外护套结构3个主要方面的技术性能对比,分析对电缆载流量、分段盘长、结构机械性能和工程投资的影响,给出500 kV交流超高压电缆应用设计选型建议:交联聚乙烯（XLPE）绝缘、空气中敷设优选平滑铝护套、环保低热阻的外护套。