外部振动对500kV交联聚乙烯电缆敷设条件的影响

高压交联聚乙烯(XLPE)电缆长期在振动环境中运行时将导致绝缘结构疲劳损坏,为了分析交联聚乙烯电缆固有频率与外部振动耦合条件下的位移与内部应力分布,在简支梁固有频率计算及振动模态分析的基础上,仿真获得了不同敷设条件下外部频率对电缆内部应力、位移分布的影响。仿真结果表明:铁路桥梁敷设电缆时,敷设距离的制约使得电缆固有频率处内部应力、位移最大值都急剧增大;隧道敷设电缆时,其内部应力、位移分布呈周期性波动;在共振与非共振频率下,内部应力、位移的大小相差很大;经仿真计算得出,隧道内500 kV交联聚乙烯电缆的敷设间距应小于3.42 m,以防止电缆共振。根据电缆模态分析,提出交联聚乙烯电缆在强振动区域敷设时应适当减小电缆夹具间距,避免外部频率与电缆固有频率耦合产生共振而导致电缆损坏,这对制定强振动区域内电缆敷设方式及运维策略具有指导意义。     

基于有限元法的配电电缆群动态温度评估及热老化关系研究

由于通道资源极为紧张,在市中心用电负荷高增长区域的通道断面内实际电缆敷设回数超过设计标准、非典型敷设方式占比较大,导致电缆局部过载的情况时有发生。在此情况下,电缆的老化程度难以快速判定,急需根据配电电缆群实际敷设情况核算其动态电流-温度,并研究该情况下的电缆热老化累积效应。基于有限元法建立了配电电缆群动态电流与温度的数值模型,针对实际现场的电缆群进行了校核。同时,利用阿伦尼乌斯方程重点分析了过载情况下的热老化累积情况,提出了热老化累积的表征参数,制取了热老化样品并以XLPE羰基指数进行了验证。从结果可以看出,XLPE电缆的老化寿命远长于其设计使用寿命,故在合理表征其老化程度并有效监控的基础上,在供电能力紧张时可在一定时间段内允许电缆过载。     

电缆沟敷设方式下电缆温度场计算模型

针对电缆沟敷设方式下电力电缆的广泛应用以及传统方法载流量计算参数较难确定的不足,根据传热学的基本原理,利用有限单元自动划分法,建立了一种基于有限元法的电缆载流量计算模型,能够按照实际敷设情况的变化对模型参数进行修改。根据电缆的结构参数和周围敷设区域的物性参数分析了电缆沟中电缆区域温度场分布情况,并提出了一种基于二分法来计算电缆载流量的方法。可为优化电缆敷设方案提供理论依据。     

基于电磁-热-流耦合场的非开挖敷设方案的海底电缆载流量计算

海底电缆在登陆处采用非开挖敷设方式时,由于埋深较大、管道内散热较差,该敷设段成为整个海底电缆载流量的瓶颈点,为此搭建基于电磁场、流体场和热场3物理场的耦合模型,计算对比不同敷设方式下海底电缆载流量的受影响情况。首先借助于Comsol软件建立了电磁-热-流耦合物理场的有限元模型,将电磁场、温度场及管道内的空气流速场耦合求解,得到给定负荷电流下的温度分布和管内空气流速分布特性;继而以广东某地2个回路220 kV 3芯交联聚乙烯(polyethlene,PE)绝缘3×500 mm^2海底电缆为例,分析计算海底电缆在水泥顶管和定向钻PE排管2种情况下的载流量。结果表明:采用水泥顶管敷设方案时能满足工程输送容量的要求,而采用PE排管敷设方案的载流量略低于额定值;另外可通过改变管道材质、管道内充水达到提升非开挖敷设方式下海底电缆载流量的效果。     

高压电缆蛇形布置的选择

在隧道或桥梁内敷设高压电缆时，须考虑电缆受热膨胀后产生的热机械力。电缆蛇形布置是释放电缆热机械力的有效方法。文章介绍了国内外采用电缆蛇形布置的实例，对水平和垂直这2种蛇形布置方案进行了比较．分析了小洋山工程中电缆蛇形布置的试验结果，并对电缆竖井内的电缆敷设方案作了介绍。     

用机械方法敷设电缆

用机械方法敷设电缆同其它工业部门一样，在敷设电缆的行业中总是缺少工作人员，因此当前一般采用机械方法敷设电缆。在敷设电缆过程中应特别小心，不应使电缆受到损害，应注意以下四点：ａ．拉力不应超过规定范围；ｂ．在任何情况下都不应超过允许的径向应力；ｃ．应考虑...     

多种敷设方式下集群电缆的直流载流量仿真研究北大核心CSCD

为了研究集群电缆敷设方式、回路间距、回路数以及排列方式对交流集群电缆直流载流量的影响,以10 kV交流配电网中广泛使用的三芯交联聚乙烯(XLPE)电缆为例,通过有限元仿真软件建立集群电缆的温度场和流场耦合仿真模型,得到了直埋敷设、排管敷设和沟槽敷设下集群电缆以双极式直流拓扑结构运行时的直流载流量、温度分布和流场分布。结果表明:随着回路间距和回路数的增大,集群电缆载流量的变化速率逐渐减小。直埋敷设下集群电缆之间的热场相互作用最大,而沟槽敷设下集群电缆之间的热场相互作用最小。增大集群电缆水平间距来提高直流载流量的效果要优于增大垂直间距。随着集群电缆距沟槽壁的水平距离增大,直流载流量呈现缓慢的下降趋势。研究结果可为多回路10 kV交流XLPE电缆的直流改造工程提供理论依据。     

电缆沟敷设方式下电缆载流量计算及其影响因素分析

根据传热学的基本原理,利用有限单元自动划分法,建立了一种基于有限元法的电缆载流量计算模型,能按照实际敷设情况的变化对模型参数进行修改。根据电缆的结构参数和周围敷设区域的物性参数分析了电缆沟中电缆区域温度场分布情况,并提出基于二分法计算电缆载流量的方法。对比分析结果表明,相对于IEC60287中的热路法,该模型不仅计算结果准确,而且能更方便地考虑外界环境因素对电缆载流量的影响。通过实例仿真得出不同影响因素对电缆温度场分布的影响规律,并验证了该模型的准确性和可靠性。     

电缆弯曲对中间接头界面压力的影响规律研究

由于电缆敷设条件限制,电缆中间接头可能发生一定曲率弯曲使其界面压力偏离预设值。针对上述问题,本研究基于力学理论建立了电缆中间接头发生不同程度弯曲后的过盈变化量数学模型。基于单轴拉伸试验结果和计算得到的Yeoh橡胶本构模型的模型参数,建立了一款110 kV硅橡胶冷缩型直通中间接头的有限元分析模型。结合数学模型和有限元分析结果对该接头过盈安装于不同尺寸电缆并发生不同程度弯曲前后的界面压力分布情况进行分析和验证。结果表明:当过盈安装的电缆中间接头随着电缆发生一定曲率的弯曲后,中间接头上表面中间区域的界面压力变大,两端的界面压力减小,而中间接头下表面中间区域的界面压力变小,两端的界面压力变大;应力锥根部至高压屏蔽管端部范围内的局部界面压力过大或者过小,易造成电缆中间接头局部力学性能劣化或者界面压力不足;应力锥工作区域内的局部界面压力不足和应力锥结构发生机械变形时,无法保证该区域界面电气强度和发挥其匀化电场的作用。     

海底电缆扭转损伤的参量化评价方法

海底电缆在运输、敷设过程中，不可避免地会发生扭转，若扭转角度过大，会对其造成不可恢复的损伤。本文利用有限元方法建立了海底电缆的扭转模型，通过分析应力、应变的时空分布特点，确定了能够有效反映海缆力学特性的特征参量，制定了扭转故障发生时各特征参量的阈值，建立了能够表征海底电缆扭转行为的力学参量体系。结果表明：海缆发生扭转初期，其轴向各结构应力分布较为均匀；随着扭转角度的增加，缆体轴向应力分布会出现波动，可建立包括铜导体应力、XLPE绝缘层应力、铅合金护套应力、铠装层应力和扭转角度的参量体系，对海缆扭转行为进行参量化评价。     

变电站电缆通道多参量采集和预警技术研究

针对变电站电缆通道数量的不断增加,电缆分布众多,某条线路的故障会带来极大的安全隐患。文中提出一种变电站电缆通道多参量采集和预警系统的设计方案,重点研究电力电缆的温度场和载流量。通过有限元分析软件,建立了10 kV单芯电缆四回路标准敷设电缆沟的几何模型,并采用割线法计算稳态载流量。通过实验分析了不同工况下的温度场和载流量。结果表明,对于在线电缆温度监测,只需要对温度最高的电缆进行监测,电缆铺设密度过高会导致电缆的载流量下降。该研究为中国变电站电缆通道多参量采集和预警技术的发展提供一定的参考和借鉴。     

隧道敷设条件下超高压电力电缆热-流场耦合分析

电缆载流量是电力电缆运行中的重要参数。为给敷设于隧道中的超高压电缆运行提供参考,文中根据实际电缆隧道结构和内部电缆排布方式,运用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立电缆隧道三维几何模型,进行温度场和流体场的耦合仿真计算。采用有限元法,对不同运行方式和环境条件下的温度场和流体场分布规律进行分析,计算隧道敷设超高压电力电缆载流量。研究表明：最高温度出现在电缆导体处,温度沿着电缆径向逐渐降低,出口截面处的温度和风速相对入口截面处有所增大;随着电流负载增加,电缆发热对周围环境温度的影响也随之增加;双回路和4回路敷设时电缆稳态载流量高于8回路敷设时电缆稳态载流量;电缆表面温度随着通风速率的增加而逐渐减小。     

谐波对电力电缆损耗的影响分析与计算方法

文章分析电缆运行时,电磁场与损耗关联的机理。从电磁场理论出发,结合屏蔽层感应电流的计算,基于bessel函数,推导出电缆在谐波下的电流密度分布。该过程,考虑临近效应、集肤效应对电流密度分布的影响,并推导出了相应的解析表达式。首先对两相电缆回路分析,再通过解析式的最终结构引入修正因子,将推导扩展到多相电缆情形下。其次分析缆芯损耗、金属屏蔽层损耗、绝缘损耗,并且通过多相电缆修正因子推导出电缆敷设修正因子。最终通过MATLAB软件仿真分析,将计算方法与IEC、IEEE标准进行对比,对谐波影响电缆损耗进行定性的分析,验证所提方案的正确性。     

基于多场耦合模型的海底电缆载流量和温度场计算研究

海底电缆将电能输送至陆上升压站过程中,各路径段敷设方式下其载流量和温升都对其输送稳定性有着重要影响,电缆载流量和温度场的准确计算对提升电能输送的可靠性与经济性都有着重要意义。文章结合电缆敷设条件,利用COMSOL有限元分析软件建立了基于电磁场、流体场和传热场的多物理场耦合模型,分析了电缆沟内敷设电缆的温度场变化,研究了不同敷设方式对电缆载流量大小的影响。数据表明,电缆敷设的位置和回路数会对电缆载流量产生影响,不规范的敷设位置和密集的回路数都会降低载流量值。因此在工程中应严格按照规范敷设电缆,同时确定适当的回路数以提升运行经济性。     

10 kV三芯交流电缆不同敷设情况下的直流化改造

交流线路的直流化改造可缓解城市部分线路供电压力过大的问题。为尽可能提高改造后电缆线路的功率传输能力,对改造后的运行参数即载流量和运行电压进行研究。文中以城市配电网常见的10 kV三芯交流电缆为例,对空气、直埋和排管3种敷设情况下的电缆进行直流化改造仿真研究。首先,依据温度场和电场仿真结果,得出3种敷设情况下电缆的直流载流量和合适的运行电压范围。然后,以仿真所得的载流量和运行电压为基础,分析电缆改造前后的最大传输功率。最后,对多回线路敷设时的温度场进行仿真。研究结果表明,3种敷设情况下,交流电缆直流化改造后,功率传输能力均有提升,且直埋敷设的提升效果最为明显。     

电缆铺设对气象设备的防雷效果对比分析

安装在野外的气象设备一般需要输电线路提供电源,出于工程施工方便输电电缆往往采用架空方式铺设,由于架空电缆容易感应雷电脉冲,造成后端连接的设备受到冲击而损坏.为了分析研究输电线路不同铺设方式是否有不同的防雷效果,通过建立等效模型对输电电缆自身分布电容电感特性进行分析,以及对电缆不同铺设方式引起分布参数变化的分析,利用电缆分布参数能够对雷电脉冲产生的衰减作用,得出了电缆埋地铺设对系统设备具有较好的防雷效果.工程实例表明,供电电缆半埋方式效果一般,直埋入土壤防雷效果最佳,而且埋地长度越长防雷效果越好.     

XLPE三芯电缆稳态并联热路模型及实验验证

交联聚乙烯材料的三芯电缆广泛应用于低压配电网中,但长期以来,关于电缆载流量计算的研究多集中于单芯电缆。考虑到三芯电缆与单芯电缆的结构差异,在IEC 60287标准计算的基础上,利用传热学知识,理论推导了三芯电缆并联结构的6层4节点稳态热路模型。采用形状因子法计算热阻参数,利用外表皮温度反推计算得到电缆各层温度。为了验证计算的准确性,设计了空气敷设和土壤敷设两种敷设方式下的升流实验,测量得到稳态时导体线芯、绝缘层、铠装层和外表皮温度,并与理论温度计算值进行了比较分析。分析结果表明,利用提出的热路模型进行三芯电缆载流量计算的误差在允许范围内,可应用于工程实际。     

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。