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。     

基于增强绝缘材料非线性电导率的特高压直流电缆接头优化设计研究

特高压直流输电工程的实施使得特高压直流电缆装备的需求日渐迫切.为研究特高压直流电缆接头的结构设计,从聚合物绝缘材料的非线性电导率特性对直流电缆接头绝缘电场分布的影响入手,分析改性硅橡胶对特高压直流电缆接头绝缘结构优化设计的影响.结果表明:直流电缆接头增强绝缘中电场强度会随着电缆负荷电流的增大而发生极性反转.掺杂的钛酸铜钙纳米纤维无机填料大幅增强了硅橡胶的电导率非线性,提高了硅橡胶的活化能和电场强度系数参数,降低电导率进入非线性区的阈值电场强度.改性硅橡胶增强绝缘材料明显抑制特高压直流电缆接头中的双层介质界面切向电场、应力锥和高压屏蔽管表面电场的畸变.采用改性硅橡胶作为特高压直流电缆接头增强绝缘材料,可弥补调整电缆接头结构尺寸仍不能有效抑制接头中电场畸变的不足.研究结果可有效解决特高压直流电缆接头设计中的电场控制难题.     

温度对高压直流电缆中间接头内电场分布的影响分析

高压直流电缆附件中的电场分布主要取决于绝缘材料的电导率而非相对介电常数,由于交联聚乙烯(XLPE)和硅橡胶(SR)2种绝缘材料电导率差异较大,且受电场强度和温度影响较严重,导致直流电缆附件的设计比交流附件复杂得多。为此,采用软件仿真手段分析了不同温度梯度作用时,直流电压、直流叠加冲击电压下电缆接头中的电场分布情况。研究结果表明:在直流电压下,随着温度的升高电缆接头内的最大电场强度(简称场强)及XLPE/SR分界面的切向场强会大幅增加,而且绝缘内最大场强出现位置也会由高压屏蔽端部转移到应力锥根部;当直流叠加冲击电压作用时,接头内的电场分布会出现3个场强极大值点,压接管端部高压屏蔽内侧的场强最大,且不随冲击电压极性和线芯温度的变化而变化;直流叠加正极性冲击电压作用下,压接管端部SR材料内侧和应力锥根部XLPE材料内侧的场强随温度的升高而降低,而在直流叠加负极性冲击电压作用下这2点的场强随温度的升高而增大。以上研究结果可供高压直流电缆附件设计参考。     

500 kV直流电缆接头增强绝缘设计关键参数及其控制研究

500 kV直流电缆接头设计的核心内容是增强绝缘的材料性能和几何结构.本文计算和仿真了直流电缆接头内电缆主绝缘与增强绝缘双层介质的电场分布特征,分析了直流电缆接头由界面放电引起的击穿故障的发展机理,测试了直流电缆接头中的交联聚乙烯(XLPE)与硅橡胶(SR)介质界面的击穿特性.结果表明:增强绝缘与电缆接头主绝缘的电导率和界面切向电场强度是增强绝缘设计的关键参数;增强绝缘材料的电导率在温度和电场容许范围内应始终小于XLPE;主绝缘与增强绝缘界面的切向电场强度是影响直流电缆接头运行可靠性的关键控制参数,在最不利的条件下其阈值为2.5 kV/mm.研究结果为解决直流电缆接头尤其是增强绝缘的设计问题提供了新方法.     

交联聚乙烯绝缘高压直流电缆电场分布计算

为设计交联聚乙烯(XLPE)绝缘高压直流电缆的结构,在实验基础上总结出进口高压直流电缆XLPE绝缘材料的电导特性方程,利用COMSOL Multiphysics软件通过电场和热场耦合仿真计算了电缆在不同负荷下的电场分布。研究表明,在电场强度较低和较高时,进口高压直流电缆XLPE绝缘材料的电导率随温度变化明显,电场强度变化几乎不对其产生影响;在某一电场强度范围内,温度和电场强度的改变均会使XLPE的电导率发生明显变化,该场强范围随温度而变化;所设计高压直流电缆在两种敷设环境下100%负荷时电场分布均匀;在电缆传输电流较大时,电缆XLPE绝缘内的温度梯度增大,电缆绝缘外表面处电场强度最大。基于有限元法的多物理场耦合仿真计算是研究XLPE绝缘高压直流电缆电场分布的有效手段。     

320kV XLPE高压直流电缆接头附件仿真分析和结构优化设计

应用在高压直流输电系统的挤出式交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)电缆,通常用工厂预制的硅橡胶(silicon rubber,SR)中间接头在现场进行连接。为了研究接头的电场分布并对接头结构进行优化设计,对影响附件电场的电缆绝缘和附件绝缘的材料电导率关系、以及附件应力锥和高压屏蔽管的几何参数进行了深入研究。从两种绝缘材料的电导率和电场、温度的非线性关系入手,结合试验数据,通过数据拟合得到了XLPE和SR的电导率表达式,在仿真分析中代入电导率的表达式,可以判断两种材料的电导率配合是否使得电场分布不超过设计值。通过合理设计应力锥和高压屏蔽管结构,降低了应力锥根部和高压屏蔽管端部电场强度,抑制了绝缘交界面切向方向的电场强度。可知:当应力锥使用该文提出的形状、高压屏蔽管的厚度适当增加且电缆绝缘和附件绝缘的电导率相匹配时,附件电场的分布最优。     

交联聚乙烯与浸渍纸绝缘直流电缆接头电场分布

针对交联聚乙烯(XLPE)绝缘直流电缆与粘性浸渍纸(MI)绝缘直流电缆相连接头提出了新的绕包式绝缘结构,为了验证该结构的可靠性,应用仿真软件计算了该接头的电场分布。仿真结果发现,当采用增绕绝缘方式制造直流电缆的相连接头时,选取电导率略高于工厂绝缘电导率的绝缘材料作为增绕绝缘材料,可明显改善应力锥根部的电场分布,接头中的场强分布较为合理;反极性脉冲电压作用时,由于反向冲击电压形成的电场强度的方向与之前的直流电压形成的稳态电场方向相反,因此,聚四氟乙烯(PTFE)做增绕材料相较于MI的场强畸变程度降低。最高工作温度下接头中的电场分布计算结果表明聚四氟乙烯适宜做增绕绝缘材料,应用该增绕材料制备的接头最终通过了型式试验。     

基于有限元法对±320 kV直流XLPE电缆中间接头电场与空间电荷的仿真计算

电场、温度场及空间电荷分布是高压直流(HVDC)交联聚乙烯(XLPE)电缆中间接头设计优化的重要参数。为此,利用COMSOL仿真软件计算了组合预制式、整体预制式2种电缆中间接头的电场分布、温度场分布、以及空间电荷分布,并分析了不同类型电缆中间接头各自的特点,提出了选型建议;针对2种类型的电缆中间接头,研究了材料参数、结构尺寸等因素对其性能的影响。结果表明:相较于整体预制式电缆中间接头,组合预制式电缆中间接头拥有更好的应用前景;通过对材料参数以及尺寸的研究发现,当使用硅橡胶(SR)作为电缆附件主要绝缘材料且硅橡胶电导率与电缆本体绝缘XLPE电导率的比值k约为10时,绝缘界面上的电场、温度场和空间电荷分布最优;优化应力锥曲线曲率半径、压接管厚度、内屏蔽层厚度等尺寸均能改善电场分布,且尺寸变化所达到的优化效果不如材料改性的优化效果显著,但却更具针对性。因此高压直流电缆中间接头的设计应以材料研制为主,以尺寸修正为辅。     

220 kV干式电缆终端多物理场仿真分析及结构优化设计研究

首先针对220 kV高压干式电缆终端结构，构建相应的仿真模型，并结合绝缘材料非线性电导率方程，研究了增强绝缘部分材料、环境温度、外加电压不同时终端内的电场分布及温度分布；然后对终端存在应力锥安装错位、表面凸起及增强绝缘内存在气泡等缺陷时的电场分布情况进行了对比分析。最后，对应力锥转角形状及应力锥边缘与增强绝缘间的距离两种结构进行优化，并优化后终端的电场分布进行分析，同时提出了最佳的应力锥边缘与增强绝缘间的距离。结果表明：非线性硅橡胶绝缘材料能较好地均化电场；外界环境温度改变会使内部线芯与外部伞裙的温差减小，且随着环境温度升高终端内最大场强明显增大；应力锥安装错位类绝缘缺陷使得三相交界点处场强急剧增大；应力锥表面凸起类绝缘缺陷使得终端内局部场强急剧增大；当增强绝缘内部存在气泡时，气泡尺寸对电缆终端内最大场强的影响较小；将应力锥转角改变为圆弧状，转角处场强降低了75.26%，可适当增大应力锥边缘与增强绝缘的距离至5 mm，从而减小应力锥转角处场强。     

基于Comsol仿真的高压直流电缆附件材料电导率特性研究北大核心CSCD

高压直流电缆系统是实现远距离、大容量输电及海上新能源接入的关键电力设备之一。文中以500 kV直流电缆接头为研究对象,研究了附件用硅橡胶材料(SIR)的电导率特性对接头电场、电荷分布的影响,结果表明,增大硅橡胶材料的电导率常数和场强依赖系数,减少材料的活化能,能改善接头内部电场畸变,减少空间电荷的集聚。并以双组份加成型液体硅橡胶(LSR)和碳酸铜钙纳米纤维(CCTO)制备了接头增强绝缘材料,测试了其电导率特性,研究了不同电导率参数下的电场分布特点。最后,根据试验仿真结果,试制了500 kV直流电缆接头样机,通过了例行试验。文中的研究成果为500 kV乃至640 k V直流电缆附件材料的开发奠定了理论依据。     

电缆头常见故障分析与处理措施

介绍热缩电缆头和冷缩电缆头的技术特点,对电缆头常见故障进行分析,提出电缆头制作、安装工艺要点和技术方案,通过方案的实施,提高了电缆头的安装工艺水平,保障了系统的安全、可靠运行。     

城市电网工程中电力电缆敷设方式的选择

介绍了城市电网建设工程中各种电力电缆的敷设方式及其特点,对非开挖电力电缆敷设方式进行技术经济比较。     

电力架空光缆

与电力线平行的架空光缆泛指为电力架空光缆，按所用材料可分为金属光缆和介质光缆两大类，按敷设形式可发为（电力线）复用型、（杆塔）添加型和（电力线）附加型三大类，并可分为光纤复合地线（OPGW）、光纤复合相线（OPPC）、金属自承光缆（MASS），全介质自承光缆（ADSS）、捆绑光缆（ADL）和缠绕光缆（GWWOP）等主要六种，论文介绍了这些光缆的分类，基本结构和主要技术关键。     

控制电缆电阻值超标问题分析及实例计算

变电站运行中控制电缆电阻值超标极易带来事故隐患。采用实测的电阻值超标的控制电缆数据,对不同用途（控制及信号回路电缆、测量表计电流回路电缆、保护电流回路电缆、电压回路电缆）下控制电缆的长度进行了计算,得出该型号电缆在实际工程中使用的极限长度,为电力电缆设计、工程施工提供参考。     

影响10千伏电力电缆测试结果的因素探讨

铁路10kV电力电缆的试验主要是测量绝缘电阻、直流耐压试验和泄漏电流检测.指出这几种试验项目的特点、有效性和局限性,分析影响试验结果的各种因素,并提出提高电缆测试结果准确性的有效途径.     

电力电缆运行过程中的热机械性能变化

电力电缆载荷工作时, 处于一定温度, 具有热胀冷缩和塑性变形性能, 因此将产生热机械性能变化, 主要表现为热伸缩和热应力变化, 这严重危害电缆及附件的安全运行。通过对导体与绝缘材料的轴向热伸缩变化和热应力的计算, 研究了热机械性能变化对电缆使用和敷设过程的影响, 简述了电缆及附件在设计、生产及敷设时需采取的措施。     

电气二次电缆断芯故障的查测方法

电气二次电缆极易发生断芯故障。介绍了查测电缆断芯故障的电容法、感应电压法、低压脉冲反射法、脉冲定位结合电桥定位法等的原理及应用范围,提出了针对不同情况采取更有效查测方法的建议。     

电力通信特种光缆OPGW典型故障分析

电力通信特种光缆OPGW故障类型主要分为外部故障和内部故障,外部故障主要表现为光缆断股、散股,内部故障主要表现为光缆断芯、纤芯高损.造成光缆外部故障的主要原因通常有外力破坏、覆冰、雷击等,造成光缆内部纤芯故障的原因除了外力破坏外,还与光缆承受负载密切相关.文章以发生在500 kV线路OPGW光缆的断芯故障为例,对光缆在超负载情况下导致纤芯损伤进行了较为全面的分析,并对今后类似故障提出改进建议.     

交联聚乙烯绝缘电力电缆受潮的处理

针对潮气或水分进入交联聚乙烯电力电缆绝缘内的情况,现场采用灌入干燥气体、然后通过干燥气体吸收潮气后抽出,通过表计观测,直到电缆满足实际运行要求.