非线性虚拟媒质法与其在地下通信电缆电磁屏蔽计算中的应用

针对媒质局部不均匀并且其参数呈非线性的场域求解问题 ,本文建立了非线性虚拟媒质法 ,同时应用该方法进行了地下通信电缆电磁屏蔽特性的分析计算。非线性虚拟媒质法将非线性不均匀媒质的场域求解问题转化为线性均匀媒质场域求解问题和非线性虚拟媒质场域求解问题。由于迭代过程仅限于非线性虚拟媒质区域 ,所以该算法具有计算机容量需求少和迭代收敛迅速的显著优点。     

多媒质虚拟媒质法及其在地下通信电缆电磁屏蔽计算中的应用

考虑媒质局部不均匀的特点,建立了多媒质虚拟媒质法,并应用该方法进行地下通信电缆电磁屏蔽特性的分析计算。对于任意形状的不均匀多媒质区域,有限元剖分仅限于局部区域,所以该算法具有计算机容量需求少和计算时间短的显著优点。     

架空与埋地线缆系统大地返回阻抗和导纳计算方法

架空导线、埋地电缆、地下金属管线等线缆系统的阻抗和导纳参数是线缆系统内部及系统间过电压防护和电磁兼容性研究的重要参数。该文将大地视为水平分层结构,基于水平方向电偶极子的赫兹矢量方程,利用媒质分界面条件和边界条件,导出大地水平分层时架空与埋地线缆系统大地返回阻抗的递推计算公式,该公式通用性强,适用范围广。此外,还给出了大地任意水平分层时埋地导体系统大地返回导纳的求解方法,以及将大地视为均匀媒质和2层媒质时埋地导体系统大地返回导纳的计算公式。通过与现有文献的计算公式进行对比分析,验证了所提计算方法的正确性和有效性。     

新型基于频率特性的电缆故障定位方法

海底长电缆频率特性是电缆状态检测的基础。以220kV海底电缆为例,将变频电压源施加到电缆终端,在分布参数模型的基础上,研究末端开路和短路状态下沿线电压的频率特性。然后通过分析初始峰值电压和入口阻抗频率特性,给出一种新的电缆故障的定位方法,该方法首先测量电缆低频下的入口阻抗相位角来确定故障类型,然后根据产生入口阻抗初始峰值时频率和产生电压初始峰值时频率的关系,利用所推计算式进行故障定位。最后运用PSCAD软件的精确模型仿真对定位公式进行了验证。研究表明:根据电缆频率特性推导的故障定位计算式准确、方便,对于开发海底电缆的故障定位的新技术有参考作用。     

交联电缆集群敷设载流量的数值计算

在人口稠密的大城市,电力通常通过直埋电力电缆集群来传输。电缆载流量是电缆设计和运行中的一个重要参数。IEC 60287标准给出了单一媒质即均匀土壤中电缆群稳态载流量的计算方法,并给出了有回填土的非单一媒质中电缆群的载流量修正计算方法。为给电缆工程的设计与运行提供科学依据,采用基于场路结合的有限差分法,提出了非单一媒质中电缆群的载流量数值计算方法,深入研究了不均匀土壤中的电缆载流量及其影响因素。计算结果表明,IEC外部热阻修正计算方法的计算精度与回填土热阻系数有关。回填土热阻系数较大时,IEC计算载流量显著偏低。     

地下隧道中电力电缆的线路阻抗矩阵相序阻抗矩阵和参数的分析

在研究电力电缆发生短路对周围通讯系统的危险影响时,短路电流的分布和入地电流系数的计算是至关重要的,这必然涉及线路阻抗,相序相抗和自互阻抗等参数,文章给出了电缆线芯不换位,金属护套交叉互联两端接地系统的线路阻抗矩阵,相序阻抗矩阵的直观表达式,分析了它们的一些性质,介绍了隧道中电缆参数的一种分析方法,即虚拟媒质法,应用该法可以方便地处理道空气区对其自互阻抗的影响,由于该法是数值方法,隧道横截面形状可以     

用数字计算机计算输电线路参数

输电线路参数如电阻、电感等在不同频率下并非常数。1926年卡松(Carson)从理论上分析了大地对电感和电阻的影响,给出了以Carson积分表达的计算大地修正阻抗的公式。后来又有人分析了随着频率的增高导线趋肤效应对参数的影响,给出了以Bessel函数表达的导体修正阻抗的公式。直到六十年代,随着计算线路操作过电压等工作的实际需要及数字计算机的发展,才使精确计算线路参数频率特性更加必要且成为可能。七十年代以来,用数字计算机计算线路参数频率特性的方法已比较系统并得到进一步的应用。     

平行多回电缆序阻抗参数的计算与分析

电缆序阻抗参数的准确计算是进行电缆工程设计的苹=要基础。平行多回电缆间由于二电磁耦合的影响,其序阻抗参数的计算方法不同于单回路电缆。以“单导线一人地”同路为基础,提出了一种新的平行多回电缆序阻抗参数计算方法。该方法将金属护套与电缆芯线同等看待,分别与大地构成“护套-大地”回路和“芯线-大地”回路,充分考虑了护套电流以及...     

多回并联电缆线路参数的不对称性分析

输电线路参数的不对称性对电网的安全运行有着重要影响。为分析并联电缆线路参数的不对称性,首先以卡松线路模型为基础,建立电缆序阻抗参数的计算模型,将高压单芯电缆的金属护套视作普通线路,与大地构成"护套-大地"回路,进而推广到多回并联运行的电缆线路,并阐述了多回电缆序阻抗参数的计算方法;然后通过引入线路参数不平衡度的概念,重点对比分析了几种典型相序排列方式下并联双回电缆线路序阻抗参数的不对称性。分析结果表明:双回并联电缆导线"品"字型排列的对称性优于垂直排列和水平排列,其中又以"品"字型垂直排列的对称性最佳。     

基于电磁模态分析的埋地电缆高频电气参数计算研究

为了研究高频下埋地电缆的串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵,建立埋地电缆的有限元仿真模型,利用电磁模态分析研究大地位移电流以及邻近效应对高频下地下电缆电气参数的影响,并将计算结果应用于时域仿真,观察其对电磁暂态过程的影响。结果表明：在高频下,传统解析法与电磁模态法计算得到的串联阻抗与并联导纳矩阵存在显著差异,而基于时变电磁场的有限元法则可以很好的弥补这一缺陷;将两种方法的计算结果应用于时域暂态仿真,可以发现对于主频率较高的激励,分别输入两种方法得到的串联阻抗和并联导纳矩阵,在电缆末端得到的输出波形存在差异。结合本文的理论及仿真研究,在计算高频下地下电缆的串联阻抗和并联导纳矩阵时,传统的解析方法忽略邻近效应和位移电流的方法是不可靠的,建议采用在时变电磁场中采用有限元法计算串联阻抗及并联导纳矩阵参数。     

电缆化配电系统高频谐振频移方法

为解决电缆化配电网高频谐振问题,提出了一种基于配电网阻抗重构的高频谐振频移方法。首先,分析了电缆化配电网高次谐波源与高频谐振的产生机理。其次,给出了电缆化配电网阻抗重构的高频谐振频移方法,并比较不同无源阻抗重构后的频移及谐振峰抑制效果。然后,结合实际工程案例,利用系统函数绘出伯德图与根轨迹评价该方法对高频谐振治理效果以及系统稳定性的影响,验证了基于电缆化配电网阻抗重构的高频谐振频移方法的有效性,最后研究了无源阻抗参数变化对配电网高频谐振的影响。     

基于频域反射法的受潮10 kV冷缩电缆中间接头阻抗特性研究

冷缩电缆中间接头受潮是造成其故障的重要原因之一。现有研究已表明,存在受潮缺陷的冷缩电缆中间接头阻抗特性会发生变化,通过频域反射法对整根电缆的阻抗不连续点进行检测,分析其阻抗特性可实现缺陷的定位与类型的判断。因此,开展受潮冷缩电缆中间接头阻抗特性的研究,可为电缆中间接头的受潮诊断提供理论依据与数据支撑。为此,对一根10 kV冷缩电缆中间接头样本开展加速受潮实验,采用反射系数谱测试仪定期检测其阻抗特性并进行研究。实验结果表明：随着受潮程度的增加,冷缩电缆中间接头阻抗不匹配峰幅值呈先减小后增大的趋势;对其时域反射波形进行恢复后发现,其时域波形的极性特征呈从“左正右负”到“左右持平”再到“左负右正”的变化情况。     

Extraction of high frequency power cable characteristics from S-parameter measurements

A technique is developed for extraction of the wave propagation properties of power cables from S-parameter measurements. The method extracts the complex propagation constant and the characteristic impedance, as well as the LCRG telegrapher's equation parameters. The extraction process is developed after clarifying the effect of the connection between the measurement port and the power cable. It is concluded that treating the connection solely as a characteristic impedance change could lead to considerable errors in the parameter extraction. Furthermore, the method corrects for electrical lengths, which are not accounted for by the standard network analyzer calibration. The extraction is demonstrated for a medium voltage cross linked polyethylene (XLPE) cable over the frequency range 300 kHz to 300 MHz. The results are compared to a time domain short pulse propagation method for cable characterization. Both measurement methods are evaluated against a cable model.     

Measurement of cable resistance at high frequencies

Because of the presence of large capacitance, measuring the series resistance of a cable as a voltage drop is not an easy task especially at high frequencies. Considering this fact, this letter proposes a method to extract series resistance values of a single‐core cable at high frequencies from the measured frequency response of its open‐ended input impedance. The proposed method has been applied to the measurement of the series resistance of an existing 66‐kV underground cable, and the result is presented. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

某500 kV线缆混合线路的故障定位方案

针对某500 kV线缆混合输电线路,通过现场实测其内部各段工频参数和波阻抗,分析其分布特性及行波在输电线的传播特性,发现各段工频参数极不均匀,且各段的零序补偿系数之间、波阻抗之间也相差较大;内部固有行波反射点较多,在线缆连接处反射系数较大.根据以上特点,提出分两步的两端阻抗法和分段两端行波法对该输电线路进行故障定位,并基于当前设备条件进行技术经济比较,对线缆混合输电线路推荐采用分段两端电流行波法,可以有效地提高了线缆混合线路故障测距精度.     

EMP作用下的电缆耦合及屏蔽效能试验分析

介绍了三同轴法、线注入法、功率吸收钳法、混波室法等电缆屏蔽效能测试方法.进行了电磁脉冲作用下的同轴电缆和裸线耦合试验,探讨了该环境下同轴电缆屏蔽效能的测试方法.试验分析表明,电缆耦合后的波形为衰减振荡波,振荡周期正比于电缆的电长度,频谱与照射场的频谱不一致,裸线的耦合输出衰减较快.根据试验数据,采用峰值场强法计算的电缆屏蔽效能与峰值电压法的结果吻合,所以可采用峰值场强法对电缆进行电磁脉冲的屏蔽效能测试.电磁脉冲作用下的同轴电缆屏蔽效能较相当频段连续波作用下的略低.     

新能源并网输电电缆谐波谐振分析及抑制方法

光伏发电或风力发电的选址距配电网一般较远,往往需要通过电缆进行连接。由于电缆的寄生电容较大,使得配电网中的谐波电压在长电缆中出现谐波谐振的问题。在电缆线路终端加入电阻可以有效阻尼电缆上的谐波谐振,且最优的电阻值为电缆的特征阻抗。利用分布式能源并网逆变器,在输出基波有功能量的同时,通过有源谐波电阻的控制策略在连续的谐波频率上模拟纯电阻的特性,可以实现阻尼宽频域谐波谐振的功能。文中首先建立了电缆线路的分布参数模型,并且分析了由于新能源并网接入点电压谐波而引起的电缆线路谐波谐振问题。然后,基于有源谐波电阻的思想,提出一种新的谐波电流指令生成方法,可以实现新能源并网逆变器在连续的谐波频率上呈现纯电阻特性。最后,利用仿真和实验验证了理论分析的正确性及所提出谐波电流控制方式的有效性。     

基于阻抗法的电力电缆高阻故障定位理论及试验

电力电缆的高阻故障的准确定位是一个比较困难的课题。本提出了基于阻抗法的变频电力电缆故障定位方法。该方法采胜频率比工频高的正弦电源,仅仅采集故障状态下故障相电缆单端的电压、电流信号。其原理是：电弧是电阻性的,因此流过故障点的电流和故障点两端的电压是同相位的,采集到线路首端的电流和故障点两端的电压是同相位的,采集到线路首端的电压与电流后,基于分布参数线路理论就可以求出沿线路各点的电压与电流,在故障点处电压与电流是同相位的。本正是利用这一点推导出故障定位方程。经过数字仿真试验和低压模拟实验证明,该方法是可行的,具有较高的定位精度。     

A Fourier transform technique for calculating cable and pipetemperatures for periodic and transient conditions

An underground pipe-type cable system is represented by a thermal impedance network. A ladder network of resistances/capacitances represents the cable out to the outer surface of the pipe. The earth, adjacent pipe-type cables, and cable images are modeled by a frequency dependent thermal impedance found by solving the heat transfer differential equation. The heat input to the system is conductor I² R loss. The heat input can be a periodic signal or a transient of up to 300 h. A fast Fourier transform (FFT) is used to obtain heat input in the frequency domain. The frequency domain thermal input at the conductor is divided by the thermal admittance seen by the conductor and an inverse FFT is used to obtain conductor temperature as a function of time. A similar procedure obtains shield and pipe temperature. Iteration is used to model conductor electrical resistance change with temperature. The ambient temperature and temperature due to dielectric loss is added in to obtain final values