导电杂质影响下35kV电缆终端绝缘特性研究

在现场安装过程中,35 kV电缆终端易混入导电颗粒、压铅微粒等导电杂质,严重影响其运行可靠性。为研究导电杂质影响下电缆终端的绝缘特性,首先利用有限元分析软件,通过在电缆终端绝缘与应控管交界处设置导电杂质,建立电缆终端缺陷模型,探究在运行电压下含导电杂质的电缆终端内部的电场分布情况。然后根据仿真结果与实际情况,制作了含导电杂质的电缆终端样品,利用局部放电测试平台对电缆终端样品进行局部放电测试。结果表明:导电杂质的引入会增大电缆终端内部的电场畸变,当应控管和尾部胶的连接处引入导电杂质时,电场畸变最严重,电场强度最大值达到18.7 MV/m,接近乙丙橡胶的击穿强度,局部放电活动最剧烈,最大放电量达到350 pC,严重降低了35 kV电缆终端的电气绝缘性能。     

110 kV交联聚乙烯电缆接头主绝缘含杂质的击穿特性分析

为了研究电缆接头主绝缘上含有杂质时高压静电场的分布和数值大小,采用有限元法,计算了加载110kV恒定电压于电力电缆上时,其接头的静电场分布与数值。结果表明,电缆接头含有杂质将引起接头部分电场的畸变现象,当超过其击穿场强时绝缘部分将会被击穿。然后在110kV交联聚乙烯电力电缆接头的主绝缘处人工涂抹一定量的半导电漆作为杂质,通过现场试验验证了有限元分析结果的正确性。     

10kV XLPE电缆终端缺陷仿真与电场分析

基于时谐电场的理论知识,以ANSYS为有限元求解工具,建立工频电压下的XLPE电缆终端数值计算模型。分析了介质介电常数和电阻率对电场分布的影响,分别计算了电缆终端无应力管、有空气隙、有金属微粒、钢针扎入这4种缺陷内部电场的分布情况,并研究了电场畸变与缺陷位置的对应关系。通过使用工频电压对4种电缆终端缺陷的局部放电进行测试,结果表明该电场模型能够对实际电缆终端进行仿真分析。     

纤维杂质对油纸复合绝缘局部放电特性影响研究

为研究纤维杂质对油纸绝缘局部放电特性的影响,搭建了直流油纸绝缘实验平台,观测了油中纤维杂质产生及成桥过程,就杂质成桥的动力学基础进行了分析,并对杂质影响下的油纸绝缘局部放电频数、平均放电量及最大放电量等特征参数进行了研究。结果表明,直流电压下纤维杂质在油中受电场力、重力、浮力及油黏性阻力作用。当杂质所在处场强大于2.12×105 V/m时,纤维杂质以缓慢速度向高压电极运动,且沿电压梯度最大方向成桥;纤维杂质畸变电场可使油纸绝缘局部放电频数上升、放电量下降。进一步实验表明,纤维小桥可导致油隙内泄漏电流增加,引起局部发热,并使油中水分局部气化为微小气泡。直流电压下低电导率气泡承担较强电场,先于变压器油发生放电,宏观表现为更加密集且强度较低的局部放电。     

基于OWTS 10kV XLPE电缆终端半导电层制作缺陷的实验研究

在10 kV XLPE电缆终端及接头安装过程中,如果半导电层的制作不当将会导致局部电场的畸变,最终会导致终端及接头的击穿故障。笔者对电缆终端剥除了铜屏蔽层、半导电层后的结构构建了电路模型。通过对模型的解析分析证明了XLPE与半导电层交界面电场同其周边介质类型以及介质倾斜角α有关。使用有限元仿真软件分3组情形对交界面综合场强及其切向分量进行仿真计算。仿真结果表明在半导电层右端涂抹倾斜角α=6°的硅脂效果最好。在分析OWTS实验原理基础上,对终端半导电层无倒角缺陷电缆进行了实验。实验结果表明,OWTS能够有效地检测出半导电层制作不当该类缺陷,并对其实验步骤进行总结。     

10kV交联聚乙烯电缆终端主绝缘含空气气隙缺陷试验

为研究电缆终端主绝缘在含有空气气隙缺陷时对电缆终端电场分布的影响,使用基于有限元法的电场仿真软件,建立了静电场下电缆终端含空气类缺陷模型,并进行了相关的电场仿真计算。结合缺陷宽度不同对电场畸变程度的影响,着重分析了电场畸变最大值的分布规律。该规律显示电缆缺陷的宽度与电场畸变的程度成反比例关系,且最大电场场强值已超过正常的电场场强分布规定值。为验证电场仿真的正确性,采用振荡波电压法进行电缆终端含有空气气隙的相关试验,试验指出空气气隙会引发明显的局部放电现象,继而验证了该类缺陷会引起明显的电场畸变。     

基于振荡波测试系统的10kV XLPE电缆终端半导电层缺陷检测效果分析

在10 kV XLPE电缆终端及接头安装过程中半导电层的制作不当会导致局部电场的畸变,引起局部放电,最后导致终端及接头的击穿故障。制作了电缆终端半导电层过长10 mm、无倒角、倒角不齐等3类缺陷,利用振荡波测试系统分别进行了检测。检测结果证明了该系统能够检测出该3类缺陷,但对不同缺陷的灵敏度不同。使用有限元仿真软件对相应的半导电层缺陷进行了电场仿真计算。仿真结果表明半导电层制作不当时局部最大场强是正常情况的4倍以上,证明了振荡波测试系统检测结果的正确性。     

110 kV良容线电缆终端故障分析

为确定佛山供电局110kV良容线电缆终端主绝缘击穿的原因,对该电缆终端头进行解剖和材料切片检查分析。分析结果认为：施工不当造成电缆绝缘屏蔽层受损,引发电场畸变严重,是引起事故的主要原因;接头的安装工艺不当引起接头受潮和接触不良,加速了主绝缘击穿的进程。建议在多雨地区,接头铜尾管与铝波纹护套的密封连接采用搪铅方式。     

10kV电缆终端绝缘气隙缺陷的局部放电及缺陷表面烧蚀特征

为研究电缆终端主绝缘含气隙缺陷下的局部放电(PD)及缺陷表面的形貌特征,通过在10 k V电缆终端上制作典型的气隙缺陷,利用电缆附件电热老化平台模拟终端的实际运行工况并加速老化,利用罗戈夫基线圈传感器提取终端在不同老化时刻下的PD数据,并用扫描电镜(SEM)对气隙缺陷的表面形貌特征进行观察。结合气隙缺陷内部的电场分布进一步分析终端PD的发展规律。结果表明:电缆终端的PD及气隙缺陷表面的形貌特征在不同老化时刻下呈现明显差异,缺陷表面XLPE的碳化过程提高了气隙缺陷的表面电导率,加快了缺陷表面电荷的耗散速度。     

35kV电缆终端常温下两种刀痕的局部放电特性

为研究电缆终端主绝缘刀痕缺陷下的局部放电(PD)现象及在不同刀痕缺陷下的局部放电特征,通过电缆附件老化实验平台模拟电缆终端实际运行工况,利用高频电流传感器取终端PD数据,对比分析这两种刀痕缺陷在常温20℃时的幅值相位分布图谱(PRPD)、单次脉冲放电波形、放电量分布图、电场仿真图形及时频(TF)特性。实验结果表明,在常温下两种不同刀痕缺陷的局部放电特征呈现明显差异。环切刀痕缺陷的单次波形持续时间长于纵切刀痕缺陷,在放电量、放电幅值大小及放电相位分布范围上要高于纵切刀痕缺陷,时频特性也存在明显的差异。通过这些差异可为缺陷的类型判断提供理论依据,并对于提前发现电缆终端安装缺陷保证电缆终端的稳定运行具有非常重要的实际应用价值。     

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。     

10 kV电缆中间接头典型施工缺陷的电场及局放特性研究

电力电缆故障多发生于中间接头位置,而施工缺陷是引发中间接头故障最主要的原因。为评估电缆中间接头典型施工缺陷的危害性,文中建立电缆中间接头三维有限元模型,分析电缆中间接头存在硅脂涂抹不均匀、主绝缘划伤和接头受潮3种施工缺陷时的电场分布规律,探究不同缺陷位置与场强之间的关系,并搭建工频交流电压局放试验平台对试样进行局放试验。结果表明:硅脂涂抹不均匀时,空气间隙在应力锥周围造成的电场畸变程度最严重;远离应力锥时,场强逐渐减小。主绝缘划伤时,电场畸变最为严重,空气间隙在外半导切断处场强最大。接头受潮后,当水膜位于应力锥附近时,电场畸变程度最为剧烈。相同加压条件下,接头受潮、硅脂涂抹不均匀、主绝缘划伤3种缺陷造成局部放电的次数依次增加。     

电缆绝缘层老化对接头界面压力的影响研究

为研究老化电缆绝缘层弹性模量变化对界面压力的影响,本文实测三根不同运行年限电缆绝缘的击穿场强与介质损耗角正切表征其电性能,以及在不同温度下的弹性模量表征力学性能。基于超弹性材料本构理论,计算电缆接头与本体装配后的界面压力,并建立电缆接头的二维轴向仿真模型,计算轴向上的界面压力。仿真与理论计算结果的对比表明,运用二维轴向仿真模型计算电缆接头与本体之间的界面压力的误差不超过3.2%,仿真模型计算的准确度可为研究接头轴向上的界面压力分布提供可靠的数据,虽然不同运行年限电缆绝缘层电性能不同,且弹性模量最大差异为29%,但界面压力仅变化0.275%。因此,全新接头与已运行一定年限的电缆装配后,仍能保证足够的界面压力。     

风电场35 kV电缆网络中性点接地方式研究

为研究风电场35 k V电缆网络中性点接地方式的适用性和可行性,针对电缆网络较大的对地电容电流水平,利用Matlab/Simulink软件建模仿真。给出了以贵州龙里风电场为工程背景、不同中性点接地方式下的运行特性,并提出了一种改进的、适合风电场35 k V电缆网络的中性点复合运行方式。复合方式以消弧线圈为基础,当接地电容电流水平小于100 A而发生单相接地故障时,先并中值电阻抑制系统暂态过电压,若为瞬时性故障,消弧线圈补偿后故障自动消除,若为非瞬时性故障则利用短时并入小电阻启动零序电流保护。而当接地电容电流水平大于100 A,发生单相非瞬时性接地故障时,直接利用小电阻的短时投入,启动零序电流保护装置快速切除故障。仿真结果表明,复合方式适应性强,且相关设备可按照相关绝缘水平进行选取,具有较高的可操作性。     

330kV蒋家南变电站35kV电抗器电缆发热故障分析

通过分析高压电缆的设计选型、敷设方式、电缆接地方式及载流量的影响,找出了高压电缆发热的原因,提出了整改措施,为今后变电站高压电缆设计提供参考。     

110kV交联电缆绝缘层晶体结构研究

通过X -射线衍射方法研究了110kV交联聚乙烯绝缘电缆绝缘层的结晶结构。发现电缆工艺中的热过程和热历史会造成超高压交联电缆绝缘层各部分结晶形态分布不均,中层聚集态结构均匀性较好,内层外层结晶程度低于中层。热应力改变了晶区中的晶面间距,显示出绝缘径向应力以张力为主     

水树老化XLPE电缆绝缘温度特性的研究

为了确保电力系统的安全可靠运行,运行中的XLPE绝缘电力电缆老化状态的评价和估计具有十分现实的意义。本文通过实验,研究了温度对水树老化XLPE电缆绝缘的tgδ、损耗电流谐波分量的影响,并探讨了采用电缆绝缘的交流不平衡分量来诊断电缆中水树状态的可行性。     

空冷汽轮发电机多工况下定子热性能分析

根据大型空冷汽轮发电机不同工况下的运行性能以及发电机通风结构的特点,建立了发电机定子三维流体场与固体相耦合的温度场求解模型.通过给定相应的边界条件,采用有限体积元法分别对发电机额定、超发以及欠发等不同工况下的定子三维温度场进行了数值求解,并且对不同运行工况下发电机定子内的传热特性进行了详细地分析,明确了大型空冷汽轮发电...     

热老化对车载高压电缆终端应力控制管/EPDM复合层间界面放电特性的影响研究

车载高压电缆终端应力控制管(以下简称“应力管”)与乙丙橡胶(EPDM)所组成的复合层间界面间频繁发生放电现象,是造成终端绝缘击穿故障的常见部位,而应力管热老化特性变化又是影响其放电发展过程的关键因素之一。为探究应力管热老化特性对复合层间界面放电特性的影响规律,依据车载高压电缆终端特殊的绝缘结构及实际运行工况,分别在热老化温度为100℃、125℃和140℃三种老化环境下设计了应力管人工加速热老化试验,通过自制了老化应力管试样/EPDM复合层间界面模型和强极性针-板电极模型,搭建复合层间界面闪络试验平台,探明了不同老化条件下应力管试样对复合层间界面起始放电电压和闪络电压的影响规律;建立了应力管表面电荷输运模型,从微观层面探明并揭示了不同老化条件下应力管表面的载流子电导率、迁移速率的变化对复合层间界面模型放电特性的影响机理。通过以上研究,间接揭示了实际电缆终端复合层间界面的放电发展过程及演变规律。