110kV XLPE电缆GIS内锥插拔式快速中间接头的设计

故障快速修复目前高压交联聚乙烯电力电缆迫切需要解决和完善的问题。为缩短电缆故障时的抢修时间以及节约硬件成本,将电缆终端气体绝缘开关(GIS)技术创新化地运用到电缆中间接头上,开发出了一种用于110KV交联聚乙烯电缆或电缆接头在发生主绝缘故障后临时连接用的GIS内锥插拔式快速接头。利用有限元分析对接头的应力锥、高压屏蔽电极、附件材料电性参数的配合进行了优化设计,得出了最优配合,完成了接头样机的研制并进行了现场试验验证。结果表明:应力锥的轴向长度及端部半径最优值分别为135 mm和25 mm;应力锥与半导体屏蔽层的介电系数比值以及应力锥与主绝缘的电导率比值越小越好;高压屏蔽电极的倒角半径及电极长度最优值分别为10 mm及40 mm。使用设计的接头,可在4 h内完成电缆附件的安装。该接头可以实现异径电缆对接,通用性强,主体部分可以重复使用,满足系统的运行要求。     

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。     

高温对交联聚乙烯电缆/硅橡胶预制件接头界面压力影响的仿真研究

高压电缆接头与电缆主绝缘间的握紧力是确保输电线路安全运行的关键。实际电缆及附件运行中的温升可能导致界面压力变化,但由于接头与电缆过盈配合,面压测量困难,难以实时检测面压和判断老化情况。针对电缆附件用硅橡胶绝缘,通过实际测量电缆绝缘交联聚乙烯及附件硅橡胶料在不同温度下的弹性模量值,基于塑性力学理论,利用ANSYS软件建立10 kV电缆接头三维仿真模型,分析了温度变化对电缆接头界面压力的影响。     

交联聚乙烯高压电缆熔接头缺陷检测技术研究

高压电缆熔接头长时间带缺陷运行，容易造成运行故障。为及时排查接头缺陷，本文以高压电缆熔接头为研究对象，利用数字射线检测技术（digital radiography,DR）对高压电缆熔接头的主绝缘及导体恢复过程进行检测，采用有限元法对导体弯曲极限进行分析。结果表明：DR检测技术可以有效检测出XLPE主绝缘熔接头气泡、导体弯曲、偏心等缺陷，通过现场解剖论证了检测结果的准确性，为高压电缆熔接头缺陷检测提供了一种有效的手段。XLPE主绝缘气泡缺陷是交联管道温度和氮气压力下降引起的；针对导体弯曲、偏心缺陷，考虑接头的安全裕度，建议弯曲间隙不应超过11 mm，且弯曲位置的绝缘厚度不应少于30 mm。     

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.     

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。     

高压直流XLPE电力电缆预制式接头的设计

交直流绝缘层中本构方程的相似性决定了直流交联聚乙烯(XLPE)电缆附件与交流XLPE电缆附件的结构和设计原理的相似性。但是两种电场下本征参数性质的不同又使得直流XLPE电缆附件的设计不同于交流XLPE电缆附件的设计。为合理设计直流XLPE电缆接头,借鉴交流XLPE电缆接头设计的经验,给出了详细的设计直流XLPE电缆接头结构的方法。在直流XLPE电缆接头的设计中,界面空间电荷的抑制是接头设计成功的保证;而对界面空间电荷的抑制就需要界面两侧绝缘的介电常数和电导率的合理配合。最后,以30 kV直流XLPE电缆中间接头的设计为例,通过仿真计算得出,在高压屏蔽层端部附近界面上的允许切向电场强度取为1.5 kV/mm时,EPDM与XLPE在设计电场下符合应力锥优化设计要求的电导率比值范围可取为(0.5,5),在此范围之外的电导率比值的材料是不可以用来设计直流XLPE电缆中间接头的。     

一起35 kV内锥插拔式电缆终端击穿故障分析

针对一起35 kV变电站主变高压侧内锥插拔式电缆终端击穿故障原因进行了分析。通过解体检查,发现故障原因为终端应力锥内主绝缘与承力环间有一明显不应存在的空隙,在长期运行电压作用下存在局部放电,导致电缆主绝缘及应力锥内壁绝缘劣化,并沿着应力锥内壁绝缘相对薄弱处延伸发展,在合闸投运操作过电压作用下造成击穿。     

110kV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。     

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。     

35kV交联电力电缆的常见故障及对策

分析了数起涉及线芯、主绝缘层、外半导电层、终端应力锥、屏蔽层外护套及绕包工艺中间模塑接头等位置的35kV电缆故障 ,发现故障原因系进水、屏蔽层腐蚀、主绝缘材料纯度不够、结构偏心、屏蔽层截面太小、外屏蔽料机械划痕、点压工艺不合理 ,绕包疏松及交联不充分所致。经采取技术革新、修订企业内部 35kV电缆订货要求、引进冷缩接头工艺等措施后 ,运行情况良好     

高压直流XLPE绝缘材料及电缆关键技术展望

为推动高压直流电缆技术发展,对目前交联聚乙烯高压直流电缆系统发展的关键技术进行了分析和展望,指出了聚乙烯主绝缘材料、电缆工厂接头及附件是制约高压直流电缆发展的主要瓶颈。高压直流电缆绝缘料的研究需要聚焦到交联聚乙烯的微观结构和电气性能之间的关联关系,如何从聚乙烯基料的分子链结构、结晶形态控制等角度出发并结合材料生产过程中的纯净化工艺来实现技术突破是目前面临的主要问题。高压直流电缆本体及工厂接头的电场、老化寿命设计理论要在传统经验设计参数的基础上,同时要基于材料的基本性能、空间电荷以及尺寸和形状效应等进行优化发展。高压直流电缆附件要在附件与电缆本体的匹配技术、关键部件设计及安装工艺方面开展深入研究。该综述可为高压XLPE直流绝缘材料、电缆工厂接头及附件的研制及性能优化提供技术指导。     

XPLE-SIR界面粗糙度对界面放电光的影响

XPLE电力电缆因其优异的机械性能和电绝缘性能得到广泛的使用,在交联电缆接头安装过程中,对交联聚乙烯主绝缘表面进行打磨会使接头交联聚乙烯—硅橡胶界面产生不同的粗糙程度,但是对存在于两个有机绝缘之间的接触面的电绝缘强度的研究很少,笔者针对交联聚乙烯电力电缆接头的交联聚乙烯和硅橡胶两绝缘界面经常出现放电光的现象,建立了电痕...     

220kV超高压电缆故障分析及处理

介绍了万家寨水电站220kV超高压交联聚乙烯电缆的结构与布置。针对一起接地故障,提出了相应的整改方案和接头、户外终端处理方法,为220kV超高压电缆的故障处理提供了经验。     

电缆中间接头硅橡胶电树枝生长与形貌特性研究

电缆中间接头硅橡胶(SiR)电树枝的生长已经成为影响交联聚乙烯(XLPE)电缆安全运行的主要因素。本文针对一起电缆中间接头电树枝引发的绝缘击穿故障,模拟研究了SiR绝缘橡胶件的高压屏蔽电极纵向合模缝位置存在气泡对SiR电树枝产生的起始电压及其形貌特征的影响。结果表明:气泡显著降低了SiR电树枝的起始电压,在起始阶段较易产生树枝状和松枝状电树枝,并呈现阶跃式增长。研究成果对降低电缆电树枝生长引发的绝缘击穿事故具有一定的理论与工程价值。     

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。     

三维点云分割的交联聚乙烯电缆接头参数测量

针对现有参数测量方法难以对交联聚乙烯电缆接头各参数进行有效测量的问题,提出了一种基于三维点云分割的电 缆接头参数测量方法。 该方法先用半径滤波及随机采样一致性(random sample consensus, RANSAC)算法对复合式三维扫描仪 获取的电缆接头点云进行噪声点去除及坐标摆正预处理。 其次,使用 RANSAC 算法对电缆接头点云进行圆拟合,并根据区域 交界处相邻拟合圆半径方差之比的突变特性实现粗分割,得到多个包含区域交界点的局部点云。 然后,使用主成分分析法对局 部点云进行法向量估计,并根据小片点云轴线夹角在区域交界点处的跳变特性及自适应阈值算法,得出各条状点云上的区域交 界值。 接着,对多个条状点云所得同一区域交界值进行统计分析实现电缆接头点云的精分割,完成参数测量。 对多根电缆接头 进行的测量实验结果表明,所提方法的绝对误差小于 1. 0 mm,相对误差小于 4%,说明了该方法用于交联聚乙烯电缆接头参数 测量的有效性与准确性。     

35 kV XLPE电力电缆终端结构参数优化

为解决电力电缆与其终端绝缘电场分布不均匀，易造成界面击穿及沿面放电的问题，本文对35 kV冷缩式电力电缆终端结构参数进行优化以提高其绝缘水平。首先基于COMSOL仿真软件分析应力锥的轴向长度和端部半径对终端电场分布的影响，得出终端结构参数的最优组合；随后研制电力电缆终端样品，通过工频交流耐压、局部放电试验进行性能指标的对比验证。结果表明：电力电缆终端应力锥的轴向长度是影响其界面电场变化与分布的主要因素，端部半径的变化对终端电场的影响较小；应力锥轴向长度的增大缓解了界面电场强度，但容易引发沿面放电问题；应力锥的轴向长度及端部半径最优值分别为25 mm和2.5 mm。     

一起220 kV交联聚乙烯电缆中间接头击穿故障原因分析及措施

针对某核电厂一起220 kV交联聚乙烯电缆中间接头击穿故障,对击穿的部位进行解剖和分析后,指出电缆中间接头制作过程中,金属铜护套与电缆铝波纹护套对接的锡焊施工工艺存在缺陷,未使用铜编织带连接,锡焊部位的机械强度较薄弱,在电缆运行中出现开裂现象,在开裂部位两端形成电位差,持续的放电损伤了电缆半导体屏蔽层,最终导致电缆主绝缘击穿.最后,针对电缆中间接头制作施工工艺的不足提出了改进措施.     

一起高压电缆终端炸裂事故分析

针对某变电站站用变高压侧电缆终端炸裂事故,对电缆终端进行解剖检查,并从理论上分析了交联聚乙烯电缆终端炸裂的故障机理和物理过程.分析认为,电缆终端制作过程中内表面受损、内部有气隙存在造成了电缆终端内部电场分布不均匀,运行中发生局部放电,长时间后其绝缘劣化受损,在过电压情况下,受损部位主绝缘被击穿导致事故,由此提出了相应的...