500kV XLPE海底电缆线路的暂态电压及绝缘配合研究

基于舟山混联输电线路工程,应用PSCAD/EMTDC软件,建模仿真研究了500 kV交联聚乙烯海底电缆绝缘和内(绝缘)护层上的各类暂态电压和绝缘配合问题,计算了断路器合闸操作、断路器重击穿和雷电流侵入时电缆绝缘及内护层上暂态电压的分布特性,分析了短路及故障电流、电缆中间段金属护套与铠装短接、电缆接地体阻抗等对电缆内护层感应电压的影响。结果表明:操作空载线路和最大雷电流侵入在电缆绝缘上可分别产生最高850 kV的操作暂态过电压和1 230 kV雷电暂态过电压,通过在断路器上加装合闸电阻和(或)在电缆上并联合适电抗器可以有效限制操作暂态电压;单相金属性短路故障和最大雷电流侵入在电缆内护层可分别产生最高7.5 kV和11.4 kV的暂态电压,电缆中间段金属护套与铠装短接方式可减小电缆内护层上约1/3的暂态电压,而电缆两端三相集中接地体的阻抗对电缆内护层上暂态电压的影响可忽略,各种暂态下电缆绝缘和内护层的绝缘配合满足500 kV电缆的相关标准要求。     

500kV海底充油电缆护套绝缘在线监测方法

为了研究海南联网工程中所采用的海底充油电缆的绝缘状况,提出了基于双CT法的双端四电流传感器法对海底充油电缆护套绝缘进行在线监测,对该方法的原理进行了阐述,通过护套绝缘电流泄漏比和接地回路环流感应系数的变化作为判据来判断电缆护套的绝缘状况。给出了基于该方法的实施方案及监测系统,介绍了系统的组成,对电流传感器的结构进行了详细介绍。运用仿真软件构建电缆模型并对感应电流和电容电流进行仿真计算。现场实际监测结果与仿真计算结果表明监测系统能够真实的反应电缆护套绝缘状况。目前,监测系统已经在海南联网工程中运行,运行情况良好、数据稳定,为监测海底电缆护套绝缘状况提供了重要依据。     

66 kV抗水树XLPE绝缘轻型海底电缆研制

介绍一种额定电压66 kV抗水树XLPE绝缘轻型海底电缆的研制方法。通过对模型电缆进行工频电压和雷电冲击电压击穿性能测试,按照CIGRE TB 722:2018规范对研制样品进行500 Hz/3000 h、50 Hz/8750 h、50 Hz/17500 h 3种湿式绝缘质量鉴定试验,按照CIGRE TB 490:2012和CIGRE TB 623:2015规范对研制产品进行型式试验,试验结果完全满足设计规范要求。在未来的深远海、大功率海上风机互联阵列海缆选型中,66 kV抗水树XLPE绝缘轻型海底电缆可以完美替代35 kV XLPE绝缘海底电缆。     

海底交流电缆暂态过电压仿真计算

针对海底交流电缆输电系统发生的单相短路和三相短路故障,在PSCAD/EMTDC平台上搭建仿真模型,仿真计算了短路故障引起的暂态过电压。对于110 kV中性点接地和35 kV中性点不接地海底电缆输电系统,分别对不同输送功率、不同输送距离和不同短路容量等情况下海缆的暂态过电压进行了仿真,计算了海缆线路上产生的最大过电压值,分析了最大过电压与这些变量之间的变化关系以及内在的物理机理。研究结果对于海缆线路和变电站的绝缘水平以及其他系统参数的确定具有参考价值。     

依靠技术进步XLPE电缆向500kV电压迈步

对ＸＬＰＥ高压电缆最近得出的试验结果的分析，导致这样一种概念：即５００ｋＶ电缆的绝缘厚度与几年前研制出的４００ｋＶ电缆的绝缘厚度是一样的。原因是材料和生产工艺的进步。这使得５００ｋＶ电缆在同以前的电缆相比较时，表现出更优的电气性能，观察电缆在冲击和交流耐压试验时绝缘击穿的规律，即可看出以上所述是正确的。     

500kV电容式电压互感器暂态特性仿真

电容式电压互感器(CVT)作为电力系统一次侧输入电压的传感设备已得到广泛运用,其性能好坏会直接影响到继电保护、故障测距、监控等二次侧设备的正常工作。当系统发生故障时,由于CVT中含有电容及电感类的储能元件,因此其二次侧输出电压不能跟踪一次侧输入电压的变化,暂态过程可能延续数十ms,从而造成快速保护动作延迟,甚至出现不正确动作。为此,结合500kV电压等级的CVT实际参数值在Matlab/Simulink中搭建了该电压等级CVT的仿真模型,比较详细地研究了其暂态特性,分析了不同因素对暂态过程的影响,并基于仿真数据分析了暂态过程的变化规律。仿真结果表明不同故障时刻、不同电路参数时的暂态过程有很大的差异。该仿真结果对于设计实际产品、优化产品性能具有很大的实用价值。     

大长度500kV XLPE超高压海底电缆关键技术研究

大长度超高压500 kV XLPE绝缘交流海底电缆的生产工艺控制与220 kV及以下电压等级交流海缆有较大区别,着重介绍了500 kV超高压海底电缆的连续大长度绝缘挤出工艺、厚绝缘除气技术、铜丝铠装和试验验证等关键技术的研究。     

500kV XLPE电缆绝缘中树枝化现象的述评

介绍日本开发 5 0 0 k V XL PE电力电缆时研究树枝化现象的形成 ,评述 XL PE电缆形成电树和水树与场强的相关性、树枝引发场强和长期寿命特性的研究结果 ,说明由此确定 5 0 0 k V XL PE电力电缆的绝缘设计。     

单芯XLPE电缆金属护套绝缘在线监测研究

分析了电缆金属护套接地模型,提出了环流法在线监测XLPE电缆金属护套绝缘性能。试验结果表明,环流值与金属护套绝缘性能差异密切相关,因而提出了“环流绝对值”与“环流相对变化量”的判据。开发的在线监测系统能很好地监测电缆金属护套绝缘性能,提高了电缆运行可靠性。     

XLPE电缆绝缘仿真判据探讨

为获得交联聚乙烯绝缘电缆(简称XLPE电缆)绝缘击穿的判据,对10kV XLPE电缆单相和三相接地不平衡电流建立绝缘仿真模型,用Matlab软件对单相、三相的整体、局部绝缘故障进行仿真计算,得出接地不平衡电流i与绝缘层电阻、电容、介质损耗因数之间的关系。仿真结果:绝缘层电容、介质损耗因数的变化对i的影响较明显;三相整体老化时i的变化极小,三相局部绝缘故障时i的变化较明显;单相局部绝缘故障的i值随故障严重程度变化,三相局部绝缘故障时电缆首尾两端接地不平衡电流之比随故障点位置变化。对仿真结果进行分析并得出结论:通过监测接地不平衡电流可以判断电缆绝缘状况和确定故障点位置,绝缘判据与电缆长度、电压、负载和电缆劣化前参数有关。     

110kV XLPE绝缘电力电缆护套缺陷测试及修复

高压交联聚乙烯电力电缆聚乙烯护套缺陷是一种常见故障,介绍了其形成原因及其对电缆的危害,测试方法,修复处理等情况。     

110 kV长庆电缆护套绝缘过电压保护分析计算

针对最大负荷运行与系统单相接地短路两种状态 ,分析、计算了 110kV长庆三相单芯电缆线路的护套电路中可能出现的工频感应电压及其引起的环流数值等 ,指出电缆芯线中通过最大负荷电流时 ,3个护套链中电流引起的总功损约 0 .35kW ,对芯线负荷能力及护套温升影响不大。单相接地线路时 3个护套链电路中 ,工频感应总电压大小基本相等 ,相位相同。     

110 kV XLPE电缆绝缘杂质分析

使用红外光谱和能谱的分析技术及电缆绝缘层微孔和杂质的分析方法,分析了一段110kVXLPE电缆绝缘中一微小黑色颗粒的材料性质,并评定了该段电缆绝缘层的微孔和杂质水平。研究认为该微小黑点为电缆绝缘料在挤出过程中产生的炭化微粒,尺寸未超过国家标准要求,该段电缆绝缘层的微孔和杂质水平合格。     

海南联网海底电缆护套绝缘监测方法

利用基于Matlab所建立的护套感应电流和电容电流模型,讨论了电缆护套绝缘在各种故障情况下护套电流的响应特性。研究发现,海底电缆护套中的感应电流与电缆护套绝缘状态的关系不密切,无论护套绝缘是否发生异常,其感应电流基本保持不变;护套电容电流则与电缆护套绝缘关系密切,而且这种关系呈现出单一函数对应关系,因此,可以从电缆两端测得的电容电流的大小,计算出电缆护套故障的相别、位置等信息,从而实现对海底电缆外绝缘情况的监测。     

30 kV直流XLPE电缆电场及温度场的仿真计算

根据电流场和静电场理论,分析了在计算电缆绝缘层电场分布时必须同时考虑电导率和空间电荷的影响。为计算直流交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘层径向电场及温度场分布,应用多物理场有限元仿真软件COMSOL模拟实际运行工况,解决了电热耦合场场量的计算。仿真计算时,电导率模型采用的是最适合XLPE绝缘材料的经验公式;设计阶段的空间电荷数据是采用电声脉冲（PEA）技术测量绝缘样品而得到。仿真计算结果表明,设计的30kV直流XLPE电缆是满足设计和实际运行要求的。     

±160 kV直流XLPE海底电缆载流特性仿真及试验

南澳岛±160 k V多端柔性直流输电工程在我国首次采用了高电压、大长度的挤包绝缘直流电缆系统,而目前在国内尚无此电压等级直流电缆工程的运行及维护经验,因此亟需对交联聚乙烯(XLPE)直流电缆的载流特性展开研究,从而为直流电缆线路运行限值的控制以及在线监测系统的定制提供技术支持。通过研究不同敷设环境下直流电缆的散热原理,采用专业有限元软件COMSOL Multiphysics建立了带保护套管埋地敷设方式下±160 k V直流XLPE海底电缆的温度场模型,用以模拟其温度分布和计算其载流量;通过在试验场地开展静态载流试验,对仿真模型的可靠性进行了验证;对试验结果进行讨论,分析得出了直流海缆的载流特性。     

500kV海底电缆穿越琼州海峡

2009年3月11日凌晨,亚洲第一、世界第二的500kV海底电缆开始敷设,海南联网工程施工进入攻坚阶段,力争在6月底前竣工投运。     

电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV XLPE电缆材料绝缘性能的影响

该文研究了4-正丙基苯甲酸电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV交联聚乙烯（XLPE）电缆材料绝缘性能的影响。采用500kV XLPE直流电缆料,通过溶液共混法和热压法制备电压稳定剂含量分别为0%、1%、3%和5%的XLPE试样,对试样进行了空间电荷、直流电导率、直流击穿、介电性能、机械性能和差示扫描量热实验。结果表明：添加4-正丙基苯甲酸电压稳定剂可以有效抑制XLPE试样中空间电荷的积累,减小材料的直流电导率并提高其绝缘寿命指数,且电压稳定剂含量为1%时XLPE试样的直流击穿场强和寿命指数最大;随着电压稳定剂含量的增加,试样的直流击穿场强先增大后减小,相对介电常数和介质损耗逐渐增加,且频率对材料相对介电常数作用更加明显;试样的机械性能和结晶度呈现出相反的变化趋势。量子化学计算表明,电压稳定剂具有正电子亲和能和较窄的分子带隙,电压稳定剂分子极性较大,添加后有利于在试样内部引入陷阱,从而有效提升了电缆绝缘材料的电气性能。     

500 kV交流海底电缆过电压保护与绝缘配合研究

海底电缆造价昂贵、施工检修较为复杂,一旦出现故障,后果严重。而过电压导致的绝缘老化和绝缘击穿是造成电缆故障的重要因素,因此有必要对海底电缆的过电压进行研究。基于镇海—舟山500 k V交流海底电缆工程,建立海底电缆过电压ATP仿真计算模型,对海底电缆系统的暂时过电压、操作过电压和雷电过电压进行了分析和计算,给出了保护措施,并基于计算结果研究了海底电缆的绝缘配合。