电力电缆电容锥式终端结构及电场分析

电容锥式电缆终端是在增绕绝缘的基础上增绕时中间夹入导电铝箔形成多层电容串联的结构以起到均匀电缆终端电场分布的作用.为了研究故障时电力电缆电容锥式终端结构对电场分布的影响,采用了有限元法及基于电磁暂态法的软件ATP-EMTP对高压电缆电容锥式电缆终端发热缺陷进行分析.通过对故障电缆的解剖分析、仿真及两种仿真方法的对比,研究了电容锥式终端的结构及正常运行与故障时的电场分布,得出铝箔破碎是造成电容锥式电缆终端发热的主要原因.     

应用有限元方法优化应力锥设计

采用有限元法设计全预制式高压电缆户外的终端电场,通过调整应力锥曲线优化了终端电场分布,即分别选取不同的应力锥长度和曲率来计算和筛选电场应力分布最优的设计尺寸。计算表明,应力锥长130 mm、端部曲率半径20 mm时各项性能指标完全满足要求。对比常规计算方法,该方法能准确计算出终端电场分布,优化应力锥设计。     

10kV XLPE电缆终端电场分布与调整

以Maxwell2D为有限元法求解工具,建立工频电压下的XLPE电缆终端数值计算模型,同时考虑了介质介电常数和电导率对电场分布的影响,计算分析了几种应力锥结构尺寸下电缆终端内部的电场分布,得到了应力锥结构尺寸与电缆终端内部电场分布的关系,为应力锥结构尺寸的合理设计提供了理论依据。     

500千伏高压电缆终端接头盒

<正> 随着我国电力工业的发展,为了满足大容量输电的要求,500千伏输变电工程已经进行建设,500千伏超高压充油电缆已经研制完成,而500千伏是缆终端连接盒则是使电缆一架空线或其他是器设备连接必不可少的附件。 500千伏是缆终端,目前各国有不同结构,英国采用环氧加强增绕式较多,日本和美国多采用电容式,而意大利对增绕式和电容式都有采用。增绕式终端的轴向电场不均匀,结构较大。电容式终端又分为电容锥和电容饼两种型式,其特点是经构较小,轴向电场亦较均匀。自1972年以来,我所会同沈阳、上海两电缆厂对500千伏高压电缆电容式终端曾多     

冲击电压作用下应力锥位置对高压电缆终端电场分布的影响

应力锥的位置对电缆终端电场分布的影响易被设计人员忽视,试验发现应力锥的位置对电缆终端的整体性能起着至关重要的作用,冲击电压作用时影响更甚。针对该现象,笔者采用有限元法,建立了相应的模型,计算了不同应力锥位置的110 kV的电缆终端电场分布情况,证明应力锥的位置对套管表面电场分布的影响,并通过试验对仿真结果进行验证。提醒设计人员应力锥在套管中的位置不可忽视。     

35 kV XLPE电力电缆终端结构参数优化

为解决电力电缆与其终端绝缘电场分布不均匀，易造成界面击穿及沿面放电的问题，本文对35 kV冷缩式电力电缆终端结构参数进行优化以提高其绝缘水平。首先基于COMSOL仿真软件分析应力锥的轴向长度和端部半径对终端电场分布的影响，得出终端结构参数的最优组合；随后研制电力电缆终端样品，通过工频交流耐压、局部放电试验进行性能指标的对比验证。结果表明：电力电缆终端应力锥的轴向长度是影响其界面电场变化与分布的主要因素，端部半径的变化对终端电场的影响较小；应力锥轴向长度的增大缓解了界面电场强度，但容易引发沿面放电问题；应力锥的轴向长度及端部半径最优值分别为25 mm和2.5 mm。     

基于时域有限元法的电缆终端电场分析

基于后退欧拉法和变分原理推导了非线性的时域有限元电场计算方程。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。     

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。     

预制式电缆终端应力锥安装错位时的电场分析

预制式电缆终端在现场安装时,存在应力锥安装错位的情况.为此,运用有限元法研究电缆终端应力锥安装错位时的高压静电场的分布和数值大小,得出结论:当应力锥覆盖电缆半导电层不满60 mm时,电场畸变较小,对设备危害不大;当应力锥覆盖电缆半导电层超过60 mm时,电场畸变大,易发生局部放电.现场试验结果与该结论相符.     

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。     

高压交联电缆终端预制橡胶应力锥的研究进展

介绍了高压交联电力电缆终端中预制橡胶应力锥的应用情况,探讨了应力锥的锥面曲线设计方法,分析了橡胶应力锥的电气性能、力学性能以及热性能.指出电缆终端的关键部分是预制橡胶应力锥与电缆绝缘的界面,并指明今后需要研究的方向.     

220kV电缆终端应力锥在力场中的数值模拟分析

电力电缆系统的故障主要发生在电缆附件部分。在220kV交联电缆附件开发过程中，橡胶应力锥的压力分布状态是要解决的关键问题，应用220kV电缆终端的结构型式和工作原理，建立了该种电缆终端结构的数值仿真模型；结合橡胶材料的Rivlin应变能函数模型，采用增量分析方法．建立了非线性有限元方程组；应用Newton—Raphso迭代得到应力锥的位移．并计算了应力分布；报据应力锥内外侧的应力分布曲线，综合分析了应力锥轴向和径向应力状态。结果表明：橡胶材料及其结构形式对220kV电缆终端应力锥应力分布的影响十分明显．实际工程设计中应选择适当的橡胶材料及相应的结构形式。     

330kV全封闭电缆终端头的试验研究

本文介绍了330kV全封闭电缆终头端的设计、工艺、试验和相应的研究工作。终端头所用的环氧树脂外套长1130mm外径300mm。高压屏蔽帽外径200mm,接地外壳内径630mm。工作气压2.5kgf/cm~2。主绝缘采用预制电容锥,安装简便。在环氧树脂和密封结构件分别进行了较为全面的性能试验的基础上,设计,制造了样品。该样品通过了全部型式试验,并进行了部分研究性裕度试验。试验结果表明,所设计的全封闭终端头性能可靠,部分性能还达到500kV级终端头的水平,说明该设计结构、工艺、装配都达到了比较先进的水平。     

高压电缆终端结构设计的新进展

综述了当今国内外品种繁多的高压电缆终端产品,探讨了高压电缆终端的发展过程,最后指出了电缆终端采用非线性的半导电材料来改善电缆终端的电场分布是今后电缆终端的发展趋势。     

高频谐波电压对冷缩电缆终端的电场及温度影响研究

中压冷缩电缆终端可能会遭受到高频谐波电压的持续作用而使其绝缘迅速失效,其失效原因主要和高频电压下的电场和温度有关。笔者研究了高频谐波电压对35 kV电缆终端温度和电场的影响规律及机理,阐明了热点和电场分布之间的联系。通过高频谐波电压的电热老化试验装置,对两种不同类型的冷缩电缆终端(应力均匀型和几何型),施加不同频率的电压。通过红外热成像仪分析了不同的频率、幅值对电缆终端表面温度分布的影响。发现随着频率的增加,应力均匀型终端在局部地方形成明显的热点,随着频率增加,热点温度进一步升高,而几何型终端则温度变化不明显。通过有限元分析发现,应力均匀型终端的热点位置正好和电场的集中点相对应,随着频率增加,电缆阻性发热量增加,而几何型终端的电场较小,阻性发热不明显。该研究对于开发耐高频电压的冷缩终端具有一定的意义。     

±320kV直流电缆交联聚乙烯/三元乙丙橡胶附件击穿特性

高压直流电缆接头与终端为电缆系统故障的多发点,其击穿强度为直流输电系统安全稳定运行的重要基础。文中以±320 kV高压直流海底电缆中交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)/三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)附件为研究对象。首先,研究电缆及附件负荷循环耐压试验,发现附件界面为击穿薄弱环节;其次,研究绝缘材料电导率随温度变化特性对电场分布的影响规律,通过有限元仿真模拟电缆空载和满载运行时附件的温度分布与电场分布,发现最大电场出现在电缆绝缘靠近附件应力锥一侧,为29.5 kV/mm,低于附件材料的击穿场强;最后,研究界面在直流电场下空间电荷特性对电场分布规律的影响,通过电声脉冲法测试复合叠层片状样品介质界面的空间电荷及其电场分布,发现场强畸变率约为100%~200%。同材料本征绝缘匹配相比,界面空间电荷积聚对附件内部电场造成的畸变程度更严重,在后续附件提升中应更注重开发抑制空间电荷的绝缘材料。     

220kV交联电缆干式GIS终端界面应力的设计与验证

带有弹簧压力系统的电缆附件,如果界面接触应力不足,则易出现放电现象;如果界面接触应力太大则可能导致电缆绝缘缩径.笔者通过电气性能试验确定了220 kV交联电缆干式GIS终端应用硅橡胶应力锥时所需的弹簧压力.通过冷态、热态试验验证了所设计弹簧系统的可靠性.最后应用ANSYS软件计算了在弹簧压力和过盈装配共同作用下的GIS...     

110kV电缆终端应力锥电气试验装置的简介

本文介绍了一种高压预制型应力锥出厂电气试验的装置 ,并从理论计算与试验验证等两个方面 ,对该装置试验使用的可行性和准确性进行了论证 ,认为是一种行之有效的试验装置。     

结构形式及材料性能对220kV电缆终端应力锥的影响

通过对220kV电缆终端应力锥在力场中进行的分析,说明结构形式及橡胶材料的性能对应力锥应力分布的影响十分明显。根据工程实际情况,由不同结构形式和橡胶材料组成了18种工况条件,并应用非线性有限元方法分别计算了各种工况下应力锥的应力分布。对环氧预制件结构的不同形式、应力锥锥角不同的大小以及采用不同性能的绝缘橡胶材料的应力锥应力分布曲线进行了分类比较,分析了结构形式和橡胶材料对220kV交联电缆终端应力锥应力分布的影响规律性。提出了结构形式和橡胶材料的选用建议,为实际设计提供参考。