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。     

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。     

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。     

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。     

严寒地区电缆GIS终端接地短路原因分析

新疆某电厂升压站投产4个月后,在严寒冬季相继发生了110 kV,220 kV电缆GIS终端接地短路事故。通过对事故现场勘察和事故电缆GIS终端解剖分析,发现电缆GIS终端设计不合理,GIS终端应力锥和环氧套之间的界面压力不够是导致事故的原因,并对电缆GIS终端设计和安装提出建议。     

电缆终端头扩径率对应力锥应力及电场分布的影响

为了研究电缆终端头扩径率对应力锥内部应力及电场分布的影响,采用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了10 kV电缆终端头模型及应力锥材料的RVE模型,从宏观和细观两个角度分析了不同扩径率下应力锥所受应力和电场分布情况。结果表明,电缆终端头扩径对应力锥端部影响最大,扩径率越大,端部附近应力和电场集中越明显。在拉伸状态下,横向排列的炭黑颗粒间会产生“应力集中带”且出现明显的“分层”现象,拉伸程度过大会导致炭黑颗粒与基体界面出现脱粘损伤。扩径率的增大使得纵向排列的炭黑颗粒间距减小,彼此靠近的颗粒将连成导电通道,造成局部电场集中。     

电缆故障导致变电站多条出线跳闸原因分析

文中分析某220 kV变电站近区110 kV电缆终端运行中击穿接地故障和变电站3条220 kV出线跳闸事故,指出电缆终端应力锥在安装过程中损伤了主绝缘,绝缘材料在长期局部放电作用下发生劣化是发生击穿的原因。电缆故障后,因蓄电池组存在开路导致直流Ⅰ段母线失压,从而导致线路跳闸。最后针对跳闸原因提出了解决措施和建议。     

预制式电缆终端应力锥安装错位的影响分析

运用有限元法,研究了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,计算了加载110 kV恒定电压于电力电缆上时,其终端的静电场分布与数值。应力锥正确安装时,覆盖电缆半导电层为60 mm,分析了应力锥覆盖电缆半导电层50、46、73 mm的电场分布和半导电层末端周围的电场畸变。最后对不同模型的仿真结果进行了比较,得出,应力锥安装过盈时,即覆盖半导电层超过60 mm,电场畸变严重,在工频下存在剧烈的局部放电现象。通过现场试验,验证了有限元分析结果的正确性。     

非线性电导材料应力锥改善电缆终端电场强度分布

在电力系统中,预制橡胶应力锥是高压电缆终端的关键组成部分,它的特性决定了高压电缆运行的安全性。为此,通过建立预制橡胶应力锥的有限元数值仿真模型,分析了110 kV电缆终端的电场强度分布情况,提出采用非线性电导复合材料来替换固定电导材料,实现材料性能参数与空间电场强度大小的自适应匹配,起到智能改善空间电场强度分布的作用。结合理论分析,进一步确定了非线性电导材料参数。不同材料应力锥终端电场强度分布的对比结果表明:若非线性区域出现时所需电场强度过大,则会造成应力锥锥面处的电场强度过大;若非线性区域出现时所需电场强度过小,则会造成三相交界点处电场强度过大。选取合适的非线性电导材料对于应力锥锥面和交界点处的电场强度具有均匀作用,对发展更高电压等级电缆具有促进作用。     

220kV单芯交流电缆蛇形敷设下热机械效应有限元分析

为了获取蛇形敷设下220 kV单芯交流电缆发生热机械效应后的受力情况,利用有限元分析方法进行了建模和仿真。根据现场工况和电缆结构特点建立了相邻两个夹具之间的电缆二维模型,利用热机械耦合法分析了电缆在额定载流量下的温度分布和应力分布,并从数值上分析了不同位置处的应力情况。结果表明,电缆中间自由段部分的应力明显小于两端,铜导体和铝护套在端部的应力超过了它们的屈服强度,容易发生危险。此研究可为实际敷设和日常巡检提供理论和数据参考。     

高压电缆终端应力锥应力变化的现场测试分析

为了研究运行状态高压电缆终端界面压力的变化规律,笔者对预制橡胶应力锥应力变化进行研究。根据所研究高压电缆终端的结构特点,提出了现场橡胶应力锥应力变化电测的实验方案。利用静态应变测试仪测量了初装时的应变,通过计算得到初装时应力锥受到的压力。利用动态应变测试仪测量了运行中的应变变化情况,通过计算得到运行状态下橡胶应力锥应力的变化规律,从而反映出界面压力的变化规律。研究表明,该实验方案是可行的,数据采集是可靠的;在运行状态下,橡胶应力锥应力的变化和电压有关,电压越高应力锥应力变化越大。     

我国高压及超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的应用与发展

本文介绍我国 110 k V及 2 2 0 k V交联聚乙烯 (XL PE)绝缘电缆及其附件的发展。高压 XL PE电缆是我国城市电网建设与改造工程采用地下电缆输电系统的首选产品。本文叙述 XL PE电缆的绝缘设计原则、绝缘质量控制要求 ,特别是绝缘中杂质、微孔以及绝缘与半导电屏蔽界面的微孔与凸起、绝缘收缩与交联工艺的关系 ,及电缆附件的选型与预制附件橡胶应力锥的设计方法。介绍了我国特大城市 ,上海、北京与广州高压电缆系统的应用情况。最后对我国 110 k V及 2 2 0 k V XL PE电缆及附件进一步发展以及 5 0 0 k V XL PE电缆系统发展与应用前景作了预测     

220 kV电缆线路终端故障及仿真分析

为分析某220 k V电缆线路终端应力锥、电缆表面贴合状态与故障发生的深层次原因,本文对某220 k V故障电缆终端开展故障解体、X射线检测以及仿真工作,分析发现接头应力锥过盈量高于安装工艺要求,且搭接面表面不平整。在应力锥、电缆表面贴合良好时,运行电压下应力锥、电缆主绝缘最大电场强度均远小于对应绝缘材料的击穿场强,而应力锥、电缆表面贴合不良交界面存在微小气隙时,运行电压下气隙内部电场强度大于空气击穿场强,表明运行电压下气隙内部存在放电现象。因此,电缆终端应力锥、电缆表面贴合不良、交界面存在微小气隙时,在运行电压下,气隙内部长期放电引起主绝缘破坏是造成电缆故障的原因。     

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...     

有限元法应用于电缆终端应力锥缺陷分析

为了研究电缆终端应力锥出现缺陷时,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,其终端的静电场分布与数值。当电缆附件预制式应力锥内侧出现凹陷时,凹陷处电缆表面与应力锥内侧不能完全密合,将形成由电介质填充的腔体。针对该现象,按照凹陷可能出现的位置和形状建立多个模型,然后计算110kV恒定电压下该模型电场强度的数值大小和电场分布,着重分析了凹陷周围的电场畸变。最后比较不同模型仿真结果表明小尺寸较大尺寸凹陷的场强大,畸变更严重,凹内介质为硅脂较空气时场强小。预制式应力锥内侧缺陷的存在,可能对电力设备安全运行造成危害。     

电缆终端故障造成220 kV变电所全停事故分析及处理

针对一起220 kV电缆终端故障造成220 kV变电所全停事故,进行了故障终端解体检查和事故原因分析,指出220 kV故障电缆终端尾管与电缆金属护套的铅封施工工艺存在缺陷.电缆终端尾管与铝护套处于完全分离状态,致使电缆金属护套电位悬浮,长期运行下出现发热和灼烧,最终导致电缆绝缘击穿.同时,有针对性地提出防止类似事故发生...     

应用三维频域电场计算方法确定高压输电线路铁塔ADSS光缆的悬挂位置

介绍了将三维频域电场计算方法应用于高压输电线路铁塔附近三维工频电场计算，通过对500kV输电线路6种不同铁塔结构附近的三维工频电场分布的测量，确认了所用方法的有效性。应用上述方法对河北南网220kV输电线路10种和110kV输电线路18种不同铁塔结构附近的三维工频电场进行了详细计算和分析，获得了各种铁塔附近三维工频电场的空间分布，找出了适于ADSS光缆悬挂的低场强空间。该研究成果已用于指导河北南网多条高压输电线路铁塔ADSS光缆悬挂位置的选择。     

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.