直流XLPE电缆用预制接头最大场强解析算法

由于电缆接头结构复杂并含有多个复合界面,对其进行直流电场分析通常需要借助数值仿真软件、采用电-热耦合方法进行迭代计算,耗时费力。为了满足工程中仅对中低压直流XLPE电缆用中间接头最大场强进行校核的需求,利用传热学与电磁学相关理论,建立接头热场分布的简化分析模型,推导出计算应力锥根部场强的解析式,仅需输入少量必要参数,即可确定接头中的最大场强。通过以10 kV和35 kV XLPE电缆用硅橡胶和乙丙橡胶接头为例,分别在不同直流电压及接头内外温差下进行解析计算,并与相应的有限元仿真结果对比,验证所提方法的计算精度及适用性,为工程人员进行中低压直流预制接头的设计及校核提供强有力工具。     

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。     

高压直流XLPE电缆研究现状

介绍了国际高压直流输电电缆绝缘的应用情况,概述了高压直流电缆的空间电荷与直流电缆测试方法的研究情况,展望了高压直流电缆材料及测试技术的发展方向。     

320kV XLPE高压直流电缆接头附件仿真分析和结构优化设计

应用在高压直流输电系统的挤出式交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)电缆,通常用工厂预制的硅橡胶(silicon rubber,SR)中间接头在现场进行连接。为了研究接头的电场分布并对接头结构进行优化设计,对影响附件电场的电缆绝缘和附件绝缘的材料电导率关系、以及附件应力锥和高压屏蔽管的几何参数进行了深入研究。从两种绝缘材料的电导率和电场、温度的非线性关系入手,结合试验数据,通过数据拟合得到了XLPE和SR的电导率表达式,在仿真分析中代入电导率的表达式,可以判断两种材料的电导率配合是否使得电场分布不超过设计值。通过合理设计应力锥和高压屏蔽管结构,降低了应力锥根部和高压屏蔽管端部电场强度,抑制了绝缘交界面切向方向的电场强度。可知:当应力锥使用该文提出的形状、高压屏蔽管的厚度适当增加且电缆绝缘和附件绝缘的电导率相匹配时,附件电场的分布最优。     

275 kV XLPE 绝缘电缆用新型中间接头的开发

本文介绍了２７５ｋＶＸＬＰＥ绝缘电力电缆的新型中间连接头（部件模塑型接头ＢＭＪ和组合式预制型接头ＰＭＪ）的开发研制情况。     

110kV XLPE电缆中间接头制作工艺

作者参加了合肥市中心变中支Ⅰ、Ⅱ线110kV XLPE电缆共计六个中间接头的制作，该电缆由澳大利亚OLES公司制造并负责制作电缆中间接头。现将制作工艺介绍如下。     

高压直流XLPE绝缘材料及电缆关键技术展望

为推动高压直流电缆技术发展,对目前交联聚乙烯高压直流电缆系统发展的关键技术进行了分析和展望,指出了聚乙烯主绝缘材料、电缆工厂接头及附件是制约高压直流电缆发展的主要瓶颈。高压直流电缆绝缘料的研究需要聚焦到交联聚乙烯的微观结构和电气性能之间的关联关系,如何从聚乙烯基料的分子链结构、结晶形态控制等角度出发并结合材料生产过程中的纯净化工艺来实现技术突破是目前面临的主要问题。高压直流电缆本体及工厂接头的电场、老化寿命设计理论要在传统经验设计参数的基础上,同时要基于材料的基本性能、空间电荷以及尺寸和形状效应等进行优化发展。高压直流电缆附件要在附件与电缆本体的匹配技术、关键部件设计及安装工艺方面开展深入研究。该综述可为高压XLPE直流绝缘材料、电缆工厂接头及附件的研制及性能优化提供技术指导。     

纳米TiO_2对直流电缆用XLPE介电性能的影响

为探索提升高压直流电缆用交联聚乙烯直流介电性能的方法,采用熔融共混法在直流电缆用交联聚乙烯基体中添加微量(质量分数0.1%、0.5%、1%)纳米TiO_2制备得到XLPE/TiO_2纳米复合介质,并通过纳米粒子表面偶联剂处理对比研究了表面改性对XLPE/TiO_2介电性能的影响。采用SEM观测纳米粒子的分散性,测试了XLPE和XLPE/TiO_2的结晶度、电导率温度特性、空间电荷注入特性和直流击穿场强。结果表明,采用偶联剂进行表面处理能够改善纳米粒子的分散性,在直流电缆用XLPE中直接添加微量纳米TiO_2能够增大结晶度、电导活化能和直流击穿场强,降低电导率,抑制正电荷的注入,而添加经过偶联剂处理的纳米TiO_2可使这些影响更加显著。分析认为,结晶度的增大是由于纳米粒子的成核作用,而偶联剂处理使得粒子与基体结合更加紧密从而进一步增大结晶度。电导特性和空间电荷特性的改善主要由于纳米TiO_2形成交互区以及聚集态结构改变对陷阱特性的影响,在较低场强下测试得到的电导活化能的增大即对应为复合介质的深陷阱能级的增加,因此电荷注入得到了明显的抑制。电荷陷阱的引入也使得电导率随粒子含量的增加而减小。直流击穿场强的提高则是由聚集态结构和陷阱特性两者共同作用导致的。因此,高压直流电缆用交联聚乙烯材料可以采用添加微量纳米TiO_2(0.5%)进一步改善直流介电性能,偶联剂处理过程则使得改善效果更加显著。     

城网110kV XLPE电缆T接头的实施

城网１１０ｋＶ　ＸＬＰＥ电缆Ｔ接头的实施广州供电局电缆管理所蔡兴波ＸＬＰＥＣａｂｌｅＴＪｏｉｎｔｓｉｎＵｒｂａｎ１１０ｋＶＮｅｔｗｏｒｋ￥／／近１０年来，我国电力工业建设已向高电压、大容量和密集型的方向发展，许多大中城市也都在同步进行城网改造。其中采...     

直流分量电流作CV电缆老化诊断方法的现场运用探讨

介绍在实际敷设电缆时如何有效消除杂散电流以期提高直流分量电流进行ＣＶ电缆老化监测的测试精度。     

用于现场老化交联聚乙烯电力电缆的降解评估参数

The cables are more likely to deteriorate after several years of service in Shanghai,a city with a humid climate and abundant rainfall.Before assessing the aging status of those cables,it is critical to present effective test parameters which are sensitive to the aging process under special field conditions.Therefore,we have performed water tree investigation,tensile test,and differential scanning calorimetry(DSC)test on hundreds of cable samples removed from service.A large number of typical bowtie water trees were found in cable insulation and the water tree content was proposed to characterize the degree of water treeing.Based on Arrhenius Equation and equivalent thermal history parameters estimated from DSC profiles,we also proposed a new parameter ln(t/τθ)to characterize the aging status of cable insulation,Where,t is treated duration andτθis the thermal life under treated temperature.The applicabilities of water tree content,tensile strength,and ln(t/τθ)are tested using the analysis of variance(ANOVA).Then we investigated the relationship between the tensile strength and the water tree content using regression analysis,and analyzed the relationship between ln(t/τθ)and the tensile strength.The results indicated that each of these parameters performs differently with cables which experienced different degrees of age related degradation,and can be used to identify the aging status of field aged cables.The tensile strength can reflect the water treeing condition of field aged cables very well as a commonly used functional parameter.Since ln(t/τθ)is strongly related to the tensile strength,it is an effective parameter to characterize the aging status of field aged cable insulation.Using this newly proposed parameter is more time saving because of the convenience in sampling.     

直流XLPE电缆绝缘泄漏电流与局部放电试验特征研究

目前,直流电缆制造技术及工程空前发展,然而,国内外关于直流电压下XLPE电缆故障特征及劣化规律研究极少。局部放电和泄漏电流是电缆绝缘状态的两种重要表征手段。文中搭建了局部放电和泄漏电流联合检测试验平台,研究了绝缘内部气隙、主绝缘表面划伤以及金属毛刺电晕3种缺陷的局部放电和泄漏电流试验特征。结合理论分析及仿真,首先研究了放电量、放电重复率以及泄漏电流幅值间的相关性。之后,基于Shannon熵、互信息等分析手段,研究了不同极性电压下泄漏电流和施加电压间相关特征。综合来看,正常电缆、气隙缺陷、电晕缺陷在负极性电压下的泄漏电流-电压曲线,比正极性电压下的呈现更强线性相关性;划伤缺陷在正、负极性下的泄漏电流-电压间线性相关性均比较明显。该研究对电缆现场状态检测策略的研究具有重要价值。     

XLPE电缆及其中间接头中局部放电电磁波传播特性的数值分析

局部放电(PD)检测和定位对电力电缆绝缘状态监测具有十分重要的意义,有必要建立一个精确的电缆模型对局部放电电磁脉冲的传播特性进行分析。考虑到电缆结构的复杂性,难以得到高精度的等效电路模型,因此采用数值电磁方法,通过构建良好的电缆模型,在时域中分析电缆及其中间接头的局部放电电磁波的传播特性,并对其传播特性进行仿真,计算局部放电源沿不同方向传播产生的电场,将计算得到的电缆中的PD信号波形与接头模型中的信号波形进行对比。结果表明,局部放电产生的电磁波在电缆和电缆中间接头中的传播规律存在很大差异,因此,在电缆局部放电检测与定位时要考虑电缆中间接头的影响。     

XLPE直流电缆典型缺陷局部放电特性研究

局部放电是表征电力设备绝缘状态的最有效的手段之一,然而关于直流电压下XLPE电缆典型绝缘缺陷局部放电特征的研究较少。文中首先深入分析了直流下复合绝缘材料局部放电机理,总结了XLPE电缆常见缺陷类型及其原因。使用单芯XLPE电缆及其预制式接头制作了金属毛刺电晕缺陷、应力锥处半导电层沿面放电缺陷以及绝缘交界面气隙放电缺陷,在直流电压下进行阶梯式加压试验。基于高频电流法采集局部放电数据,获得了各缺陷不同放电严重阶段的多种典型特征,包括放电量-时间间隔-放电重复率三维图谱,前序放电量、前序放电时间间隔与当前放电量相关性散点图。提取了典型统计图谱的28个指纹特征,并使用RBF神经网络进行模式识别获得了较好识别正确率,从而验证了特征有效性。     

用振荡波电压法检测含有缺陷的10kV交联聚乙烯电缆接头实验

10 kV交联聚乙烯电缆中间接头是极易引发故障的部位,分析振荡波电压法检测电缆接头各类缺陷的有效性具有重要意义.对冷缩式电缆中间接头分别制作了误用绝缘带、飞边以及水膜3类缺陷,并利用振荡波测试系统进行高压测试,测试结果表明振荡波测试系统对接头误用绝缘带缺陷反应最灵敏,但无法检测出接头含有飞边与水膜的情形.利用有限元法对...     

单一极性直流电压下交联聚乙烯电力电缆水树生长特性

为研究直流电压极性对交联聚乙烯(XLPE)电力电缆水树生长特性的影响,对4种不同极性整流电压下的XLPE材料水树生长特性进行了对比分析。采用水针电极老化法,分别在正弦电压和4种整流电压下对XLPE薄片样本进行了加速水树老化。经过22 d时间的老化后,对样本进行了切片染色并观察了水树形态,对水树尺寸进行了测量统计。观测结果表明:不同极性整流电压作用下的水树尺寸和形态均存在明显差异;正极性下的水树宽度大于负极性下,水树长度却小于负极性下;正极性下的水树枝干分明,较为稀疏,水树区颜色较浅;负极性下的水树密集,枝干较粗,水树区颜色较深。基于以上观察,提出了整流电压下水树生长的离子扩散模型,认为水合离子在材料中的扩散对于水树老化过程起着重要作用。不同极性整流电压下,离子在聚合物中的扩散通量不同,通过水合带入的水分子数量不同,从而导致水树尺寸存在差异。     

导线表面最大场强对直流输电线路电磁环境的影响分析

介绍了高压直流输电线路导线表面最大场强和线路电磁环境参数的计算方法。针对±660 kV直流输电线路,分析了导线表面最大场强对地面合成电场、地面离子流密度、无线电干扰和可听噪声的影响,得出正极导线电压在620⁶80 kV之间变化时,随着导线表面最大场强的增大,地面合成电场和地面离子流密度分别增加1.2倍和2.8倍;导线表面最大场强对无线电干扰和可听噪声的影响相对较小,分别增加17%和0.3%。±660 kV直流输电线路在额定电压范围内运行时,电磁环境指标不会超出《高压直流架空送电线路技术导则》的规定。