电缆中间接头在桥梁上的结构疲劳特性分析

以舟岱大桥沿桥敷设220 kV高压电缆预制式中间接头为研究对象,建立了实体电缆振动-热老化平台,采用振动台对220 kV电缆中间接头进行加速振动老化试验,并采用振动加速度传感器和界面压力传感器监测振动加速度及界面压力的变化情况,分析了随桥敷设电缆中间接头在机械振动作用下的结构层疲劳特性,发现当电缆接头受外施振动作用影响时,外界环境的振动传递至电缆与中间接头支架,电缆振动频率为外施振动频率,振幅远超电缆负荷引起的振幅。对电缆接头开展720 h的加速振动老化试验,发现机械振动对接头界面结构层应力影响较小;在电缆载流条件下机械振动引起的电缆接头界面疲劳寿命大于电缆设计使用寿命;振幅较大时应采取增加防振垫等措施来降低振幅,避免局部受力而对电缆中间接头产生破坏。     

110kV电缆中间接头载流能力计算与实验分析

为了评估110 kV电压等级电缆中间接头的载流能力,采用热路法分析了中间接头与电缆本体的径向导热差异,及中间接头轴向传热的影响范围。基于理论分析,建立了有限长中间接头1/2轴切面几何模型,利用有限元仿真工具,迭代计算了中间接头载流量。模拟空气敷设环境,进行了大电流温升实验,得到了中间接头局部温度分布规律。研究结果表明:中间接头径向温差大于电缆本体径向温差,对应中间接头径向热阻大于电缆本体径向热阻;中间接头轴向传热影响范围小,靠近中间接头的电缆本体导体温度轴向分布均匀;随着负荷增大,中间接头与电缆本体的导体温差增大;空气敷设环境下,考虑中间接头的110 kV电缆线路载流量降低145 A;采用有限长轴切面几何模型仿真计算中间接头导体温度,计算相对误差小于6%。该研究结果可以为电力调度及运行维护部门考量电缆中间接头对110 kV电缆线路载流量的限制作用提供参考。     

220 kV电缆线路终端故障及仿真分析

为分析某220 k V电缆线路终端应力锥、电缆表面贴合状态与故障发生的深层次原因,本文对某220 k V故障电缆终端开展故障解体、X射线检测以及仿真工作,分析发现接头应力锥过盈量高于安装工艺要求,且搭接面表面不平整。在应力锥、电缆表面贴合良好时,运行电压下应力锥、电缆主绝缘最大电场强度均远小于对应绝缘材料的击穿场强,而应力锥、电缆表面贴合不良交界面存在微小气隙时,运行电压下气隙内部电场强度大于空气击穿场强,表明运行电压下气隙内部存在放电现象。因此,电缆终端应力锥、电缆表面贴合不良、交界面存在微小气隙时,在运行电压下,气隙内部长期放电引起主绝缘破坏是造成电缆故障的原因。     

110kV电缆在典型敷设条件下的温升特性试验研究

为分析电缆在隧道、排管及直埋等典型敷设方式下线路温升及载流量的差异性,首先分析了电缆结构的发热特性及电缆典型敷设条件下的散热特性,随后通过试验分析在隧道、直埋和排管敷设条件下,同一根110kV 电缆在相同试验电流条件下导体及外护套温升,比对分析隧道、直埋和排管敷设条件下电缆温升的差异性.试验结果表明,24h稳态电流条件下,排管敷设的电缆温升最高,散热效果最差;隧道条件下的电缆散热效果最好,排管中电缆 的导体温升约为隧道中的２倍.由此可知,排管通常是电缆线路载流量的主要瓶颈点。     

单芯电力电缆同相多根并联运行方式分析与优化

单芯电缆同相多根并联运行给电缆线路带来了电流分配不均匀、感应电压过高以及线路参数难于确定的问题,为此对同相多根并联线路的电路模型进行了分析,给出了电缆同相多根并联运行时电流分配以及感应电压的计算方法;利用矩阵变化,提出了电缆同相多根并联运行时线路序阻抗的计算方法,并利用实际线路验证了电缆的电流分配系数。通过改变电缆排列方式、敷设间距等参数,对单芯电缆同相3根并联运行线路进行了电流分配与感应电压的优化,优化结果表明,将不同相3根电缆组成的品字形,能有效地均匀分配电流,降低线路感应电压。该研究能用于指导单芯电缆同相多根并联运行的设计与运行。     

高压单芯电缆同相双回输电方式与运维分析

高压单芯电缆同相双回输电方式可以提高线路输送容量,但每根电缆线路电流分配不均匀限制了整体电缆回路输送更多的容量,为此分析同相2根并联线路的电路模型,计算电缆同相2根并联运行时电流分配以及感应电压,并利用实际线路的电流值验证了电缆的电流分配系数和不平衡系数;然后,计算了同相双回并联电缆线路护套环流,对比同相双回电缆护套分别独立交叉互联和相联后再交叉互联,得出前者环流值小很多;最后,针对同相并联电缆的输电方式,在电缆故障抢修方面给出了建议。实际的应用验证了此输电方式的有效性。     

同通道敷设多回单芯电缆金属护套感应电压与环流计算模型研究

随着城市电缆通道资源的日益紧缺,多回电缆同通道敷设成为电缆线路建设和运行必然面对的问题。目前尚缺乏对多回单芯电缆线路同通道敷设时金属护套感应电压与环流进行研究。根据单芯电缆交叉互联单元的等值电路,分析了单回路电缆金属护套感应电压与环流的计算模型。结合电缆敷设的实际情况,考虑了线芯电流不平衡、交叉互联单元内段长和敷设间距以及排列方式不同等因素的影响,推导出多回电缆同通道敷设时金属护套感应电压与环流的计算模型。     

双回路顶管隧道敷设下电力电缆多物理耦合场及载流量的数值分析

对于局部穿越河流、道路等不具备开挖条件区域的电缆一般采用顶管敷设。在顶管敷设电缆,排列紧密且埋深较大,是限制载流量的瓶颈段。而现有IEC标准更没有给出这一非典型敷设工况下电力电缆载流量的计算模型和计算方法。为此,以YJLW03 127/220 1×2500单芯交联聚乙烯电缆为研究对象,结合实际工程敷设工况建立了双回路顶管隧道敷设下电缆磁 热 流多物理场耦合有限元计算模型,并提出了载流量计算的弦截法。在此基础上,研究了埋设深度、护层电流的变化对电缆载流量的影响,分析了双回路顶管隧道敷设电缆的载流能力。计算结果表明,双回路顶管隧道敷设中,电缆埋设深度是影响电缆载流量的关键因素,埋深越大,载流量越小,对应的场域温度分布越高;护层电流越大,载流量越小。研究成果为进一步优化电缆敷设方式、充分发挥电缆线路的输电能力提供了理论依据及辅助参考。     

直流XLPE电缆泄漏电流的测试与分析

目前,国内外直流电缆工程及制造技术空前发展,而直流XLPE电缆运行情况、故障特征及劣化规律研究尚在起步阶段。泄漏电流是电缆绝缘状态的重要表征手段。搭建了直流XLPE电缆泄漏电流检测实验平台,设计并制造了XLPE电缆绝缘划痕缺陷模型,研究了其电场畸变特性及不同电压幅值、不同电压极性及测试时间下泄漏电流变化特征。结果表明,在运行电压下,通过对比正常状态与缺陷状态的泄漏电流值,可有效区分电缆的状态,且泄漏电流随外施电压升高变化显著,在相同的缺陷模型及电压下,负极性泄漏电流比正极性高,绝缘含有划痕缺陷时的泄漏电流存在衰减趋势。研究验证了运行条件下通过泄漏电流带电检测直流电缆状态的可行性,对电缆现场状态检测策略的研究具有重要价值。     

XLPE电缆的热–振动联合老化试验测试与分析

在桥梁、桥架等振动条件下运行的交联聚乙烯(XLPE)电缆线路,击穿故障多发生在支架附近的XLPE绝缘上,这可能是由于振动导致的XLPE绝缘劣化进一步加剧所导致。而目前没有对XLPE电缆绝缘在热–振动条件下的老化失效机理和运行状态评价的研究。因此,在分析电缆线路运行特点及电缆故障的基础上,通过构建XLPE电缆的热–振动联合老化试验平台,在试验平台上对XLPE电缆施加负荷电流和机械振动,同步开展热–振动联合老化和单一热老化试验。通过对1 440 h老化时间下的XLPE电缆绝缘取样分析,获得热–振动联合老化、单一热老化及未老化电缆的XLPE绝缘材料的力学性能、介电性能及微观结构的差异性,以分析振动对XLPE绝缘性能及电缆运行特性的影响。试验结果表明:热–振动联合作用下XLPE材料的氧化速率和程度均大于单一热老化条件下的数值,机械振动加速了XLPE绝缘层的老化。该研究成果可为振动运行条件下XLPE电缆线路的运行状态评估提供技术支持,具有实际工程应用价值。     

交联聚乙烯（XLPE）电缆护层故障的查找及处理

1 概况1987年10月我局青年变电站敷设了两回66kV电缆线路.采用日本XLPE单芯电缆,额定电压为47kV/66kV,电缆结构见图1.电缆线路长度760m,户内终端头与SF_6组合电器相连接,户外瓷套管浇铸绝缘物终端头与架空线相连接,无中间接头.电缆护层的户内端直接接地,户外端则与护层保护器相接.电缆采用机械敷设方式,牵引力为210kg,电缆约80%为直埋,20%为沟槽.电缆路径2处转弯,3处穿越柏油路面.     

工作温度和绝缘温差约束下的高压直流电缆接头载流量计算

中间接头是高压电缆线路运行中故障多发的薄弱环节,电缆系统的载流量会因中间接头的结构特点而受到限制。直流下电缆载流量的约束条件与交流不同,不能直接依据交流电缆中间接头载流量的计算方法。为此,文中以直流电缆中间接头的温度场计算等理论研究为基础,提出以接头导体最高允许工作温度和绝缘层内外表面最大允许温差为两个约束条件,确定高压直流电缆中间接头载流量的方法。通过案例分析,将文中方法与IEC 60287标准计算的载流量进行了对比,并就环境温度对载流量的影响进行了分析。结果表明,中间接头的确是电缆系统载流量计算限制条件之一。两个约束条件下的载流量与环境温度的关系曲线将相交于一点,当环境温度小于该点对应温度值时,接头载流量的决定性约束条件为绝缘层内外表面最大允许温差;当环境温度大于该点对应温度值时,接头载流量的决定性约束条件为接头导体最大允许温度。研究结果可为直流电缆系统运行与载流量设计提供参考。     

220kV双回路电缆金属护套感应电流计算及敷设方式对其影响分析

选取市区内实际运行的2回220 kV电缆,测量了双回线路在不同敷设形式、不同运行方式下的外护套感应电流。推导了双回路电缆任意敷设方式下的电缆外护套感应电流计算方程,并编写了相应程序,计算结果与实际测量数据基本一致。结果表明,2回线路的互相感应是造成直角敷设方式下外护套接地环流过高的原因,即使一回线路停电,该敷设方式下仍会感应出较高接地环流。基于此,提出了在直角敷设方式下降低外护套接地环流的解决方案。     

配电网电缆接头SiR-XLPE绝缘界面热应力与击穿电压关系的实验与分析

通过构建电磁-热-应力多场耦合的电缆接头模型，建立配电网电缆不同稳态负荷电流条件下界面温度与绝缘界面压力的联系，随后通过电缆接头绝缘界面电压击穿实验探究界面压力对绝缘界面起始击穿电压的影响。结果表明：电缆接头绝缘界面压力与线路负荷状态存在强耦合关系，当电缆线芯达到90℃稳态运行时，绝缘界面处的界面压力为初始值的两倍以上；绝缘界面起始击穿电压随着界面压力的增大而增大。在实际线路运维过程中，可以适当提高电缆负荷，促使绝缘界面热应力增大，以提高绝缘界面起始击穿电压。     

基于ATP-EMTP的高压电缆回流线设置仿真研究

为深入了解高压电缆工程中回流线的作用,利用ATP-EMTP仿真软件,按照工程中典型的敷设方式、正常工作电流和短路电流等条件,对有或无回流线的单、双回路电缆进行建模.根据规程规范的要求,对其中回流线的作用进行对比,分析线路正常运行和单相短路时回流线抑制感应电压效果,研究双回电缆共用回流线和利用并行回路电缆的金属护层做回流线的可行性.为降低线路正常运行时回流线的损耗,提出调整回流线布置的建议.     

一起35kV电力电缆输电线路跳闸原因分析

通过对一起单芯电力电缆线路敷设不规范造成线路保护跳闸事故的原因分析,提出单芯电力电缆的不同排列方式对电缆阻抗、电缆屏蔽层感应电压和电缆线路零序电流的影响,并制定了整改措施。     

电缆分布式光纤测温系统测量结果符合性的比对试验

为验证应用在电缆线路上的分布式光纤测温系统(DTS)对电缆导体温度和动态载流量计算的符合性,实时测量了不同的敷设环境下电缆在施加相应的负荷电流时的导体温度,以此验证了DTS的导体温度和动态载流量计算符合性,并完成了隧道、直埋等典型敷设环境条件下的周期负荷、随机负荷电流等条件下验证试验研究。结果表明,比对试验方法可有效判断应用在电缆线路上的DTS的性能;有效验证DTS对电缆导体温度和动态载流量计算的符合性;提高DTS计算的精确性;提高DTS在电缆线路安全运行中应用的作用。     

多回路电缆金属护套环流计算软件的开发与应用

目前城市电网中35kV以上电压等级的电缆线路越来越多,35 kV以上电压等级线路往往使用单芯电缆。单芯电力电缆线芯通过交变电流时,金属护套上会产生感应电势。为了防止感应电压过大对人体造成伤害,需要将金属护套两端牢固接地。当电缆金属护套两端接地时金属护套中会有环流通过,护套环流过大时会严重影响电缆的安全运行。通过MATLAB及LabVIEW软件编程方法实现了计算一至四回路任意排列电缆线路的护套环流,利用环流计算软件提出抑制环流措施和电缆优化敷设方式,为未来电缆敷设提供科学指导意见。     

多回路电缆布置优化的研究

为降低城市多回路电缆平行敷设工程的造价,可采用改变各回路电缆相序的方式来降低电缆金属护层上的感应电压。为此,通过感应电压计算和矢量分析法,分析了多回路高压电缆线路变化布置方式对电缆金属护层感应电压的影响,结果表明:减小同一回路三相电缆的相间距离或增大不同回路电缆之间的回路距离,可以降低多回路平行敷设电缆金属护层的感应电压值;多回路电缆线路的布置中,不同的相序排列组合对电缆金属护层的感应电压值有明显影响。因此,在敷设多回路电缆时,应兼顾有利于电缆散热和降低电缆金属护层感应电压值两方面,确定电缆之间的距离。     

直埋配电电缆应急负荷载流量的试验及其应用

为解决供电容量需求不断增加与城市新建配电电缆线路困难的矛盾,需要提高现有配电电缆的输送能力,而合理利用应急负荷载流量可以动态提高电缆输电能力。为此开发了10 kV XLPE电缆应急负荷载流量计算软件;通过现场应急负荷载流量试验,验证了软件计算的正确性。研究电缆线路应急负荷载流量与电缆负荷状态及应急时间的关系,以及应急负荷载流量与敷设回路数的关系,并进行应急载流量的应用研究。结果表明：应急负荷载流量大于持续负荷载流量;给定的应急时间越短,对应的应急负荷载流量越大;当前负荷电流越低,对应的应急负荷载流量越大;随着回路数的增加,应急负荷载流量减小,但短时载流能力的效果更突出。在运行阶段,应急负荷载流量可用于提高电缆的短时载流能力;在电缆线路设计阶段,可以减小电缆截面或回路数,提高电缆线路的经济性;应急负荷载流量应用在电缆应急故障中,可以减少停电转负荷操作,极大提高供电可靠性。