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。     

基于有限元法的10kV电缆中间接头典型施工缺陷电场研究

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胶带漏用、误用及主绝缘杂质缺陷时的电场分布规律.结果表明:漏用半导胶带、误用绝缘胶带时,硅橡胶与连接管间存在的空气及绝缘胶带会导致该处电场增大;接头混入沙粒杂质,杂质在电缆外半导倒角处至应力锥倒角处电场均畸变恶劣.     

绝缘交界面气隙缺陷及其受潮状态对T型电缆接头电热场的影响研究

本文建立了实际10 kV T型电缆终端接头多物理场有限元模型,研究了T型电缆终端接头在绝缘交界面存在气隙缺陷下的电场及温度场分布特性,分析了缺陷条件下的电场、温度场幅值变化规律,提出可有效反映T型电缆终端接头气隙缺陷的特征量及监测位置。结果表明：T型电缆终端接头不同程度气隙缺陷对其交界面处的电场分布特性有一定的影响,但是其他典型位置处的电场、温度场幅值变化不明显;在气隙受潮的情况下气隙缺陷处会达到临界击穿,此时法兰底座、箱体上表面的电场幅值增量可达20%,而且温升可达约15℃。在实际工程中,可通过监测法兰底座、箱体上表面的电场幅值增量以及温升,来反映T型电缆终端接头局部击穿放电的潜在临界隐患。     

10 kV XLPE电缆中间接头复合缺陷电场分布仿真研究

以10 kV交联聚乙烯(XLPE)电缆中间接头为研究对象,基于Ansys Maxwell平台建立电缆中间接头的3D模型,除考虑气隙、受潮、导电颗粒和针尖等典型单一缺陷对电场分布的影响外,还结合现场实际安装过程,在较薄弱的部位施加几种复合缺陷,通过有限元计算分析中间接头内部的电场分布情况。结果表明：中间接头内部主绝缘存在复合缺陷时,缺陷处的电场强度随着其深度加深而不同,即使是微小的缺陷也会导致内部的电场分布发生畸变;XLPE处的导电尖端是电场强度最集中、畸变最严重的部位,样本数据的电场强度最大值高达6.365 MV·m^-1,若不及时处理将导致绝缘击穿。该计算结果可供工程应用参考,用于指导中间接头的安装和预防绝缘击穿。     

10kV交流XLPE电缆熔接头的直流电场仿真分析

为了研究具有不同电气性能的熔接头在直流下运行的电场分布,本文以10 kV交流交联聚乙烯(XLPE)电缆熔接头为例,通过有限元仿真软件建立熔接头电场和温度场耦合仿真模型,得到了当恢复绝缘且具有不同直流电导率时熔接头的直流电场分布.结果表明:当恢复绝缘的直流电导率大于本体绝缘时,熔接头直流运行时的最大场强位于反应力锥处.随着绝缘温差的增大,反应力锥场强逐渐减小而应力锥场强逐渐增大.反应力锥坡度越小,其电场强度越大,但熔接头恢复绝缘与本体绝缘的结合性更好.     

配网电缆接头内部缺陷电场特征研究及电树发展分析

配网交联聚乙烯(cross linked polyethylene, XLPE)电缆的严重击穿故障大多发生在电缆接头处,主要由电缆接头在制造和安装过程中的工艺缺陷引起。文中采用模拟电荷法研究电缆接头4种典型缺陷,即气隙、水膜、金属碎屑和金属外破附近的电场分布特征;然后采用电场计算与随机漫步理论相结合的方法,分析缺陷引发的电树枝的分布规律。同时,测量带缺陷配网XLPE电缆接头样本周围的实际电场分布,并比较测量结果与计算结果。结果表明,采用电场测量的方法可以直接有效地识别电缆接头内部缺陷类型,相比气隙、水膜缺陷,导电缺陷造成的电场畸变更为显著。缺陷引发的电场畸变大于临界电场值时会引起电树发展,电树发展的轨迹长度与场强大小呈正相关,导电缺陷引发的电树枝有较大概率向缆芯方向发展,更易引起XLPE绝缘击穿。     

浸渍剂和压紧系数对全膜电容器端部电场分布的影响研究

全膜电容器边缘处的电场畸变是影响电容器元件击穿的重要因素之一.为研究浸渍情况和压紧系数对全膜电容器电场分布的影响,对电容器端部进行建模,通过改变浸渍情况和压紧系数,计算不同参数下电容器端部的电场分布情况,结果表明:未浸渍情况下电场最大值集中在折边处两侧,浸渍情况下场强在折边圆弧处分布较为均匀.同时发现,在浸渍情况下增大压紧系数K可以明显改善全膜电容器端部电场的分布情况.     

复合绝缘子护套受潮对端部异常温升的影响

以南方高湿度地区某500 k V交流线路复合绝缘子大面积发热事故为背景,选取7支绝缘子样品,测量表面灰密(non-soluble material deposit density,NSDD)/盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、憎水性;在高压试验大厅悬挂绝缘子进行加压试验,利用紫外仪和红外仪进行观察,研究绝缘子的发热特性;解剖绝缘子,结合X射线光电子能谱(X ray electron energy spectrum,XPS)分析材料的理化特性,排除局部放电造成端部异常温升的可能性;做硅橡胶和芯棒样品吸水性试验,分析老化绝缘子的受潮特性;测量受潮硅橡胶的介电常数和电阻率;基于有限元分析软件Ansoft对硅橡胶受潮后的绝缘子进行仿真,研究硅橡胶受潮对电场分布的影响。得出结论:运行一段时间后,交界面良好的绝缘子在硅橡胶受潮后电场分布改变,导致护套端部电场强度升高,从而导致局部的极化损耗增加,出现局部温升。增大的电场也会影响材料的微观结构,使得材料老化加速。最后,针对复合绝缘子受潮后温升,提出防范措施。     

绝缘老化对电缆中间接头界面缺陷处电场分布的影响

为了研究电缆中间接头绝缘老化对交联聚乙烯/硅橡胶复合界面典型缺陷处电场分布的影响,采用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了10 kV电缆中间接头仿真模型,计算了绝缘老化前后复合界面存在导电杂质、划痕和水分3种缺陷时的电场分布,并结合仿真结果对电缆本体绝缘中水树枝的生长变化进行分析.结果表明:3种缺陷均会导致复合界面缺陷处发生明显的电场畸变,绝缘老化会造成界面处电场强度增大,同时加大缺陷对电场分布的影响.水树枝引发后末端电场畸变严重,随着水树枝的生长发展,树枝之间相互靠近的区域电场强度减小,但局部电场集中现象依然存在.     

基于电-热场耦合的35kV电缆中间接头气隙缺陷仿真分析

为了研究电缆接头在不同尺寸空气楔形间隙下的运行性能,本文采用有限元计算方法,设计35kV电缆接头精细化模型,计算电缆接头在发生单相短路故障时的电场和温度分布.结果表明,电缆接头内的空气间隙电场强度集中,绝缘层存在劣化隐患.随着空气间隙长度的增加,气隙内最大电场强度逐渐增大;随着空气间隙深度的增大,气隙内最大电场强度呈先减小后增大的变化规律;气隙内热量的积聚会进一步造成绝缘层的老化.最后,根据现场实际缺陷案例,提出风险预控和防治措施.