配电电缆中受潮接头的阻抗特性及其检测方法研究

电缆接头是电力电缆中最脆弱的部位,接头受潮是中压交联电缆的常见缺陷,如果未能及时得到修复,将导致电缆过早失效。文章围绕中间接头受潮后的阻抗特性及其检测方法开展研究,阐述了波在电缆中传播的折反射现象,以时域反射法的理论知识为基础,在CST (Computer Simulation Technology) Studio Suite中建立了10kV冷缩式中间接头的三维单芯模型,对中间接头不同程度进水情况下的阻抗特性和反射波形进行研究;在实验室10kV交联聚乙烯电缆中间部位的电缆接头上制作进水缺陷,分别进行电缆接头S参数测量和时域脉冲反射实验;最后,分析和比较了电缆受潮接头的阻抗特性仿真和实验结果,证明了使用时域脉冲反射技术对受潮电缆中间接头进行受潮诊断的可行性和有效性。     

交联聚乙烯和硅橡胶界面修复前后电气性能分析

电缆中间接头是电缆运行系统中的薄弱部位。随着接头运行时间的增加,空气中的潮气会侵入到接头复合界面,使接头绝缘强度严重降低,进而导致事故的发生。本研究首先通过修复液对受潮交联聚乙烯(XLPE)和硅橡胶(SiR)复合界面模型进行修复,对修复前后的复合界面进行耐压击穿试验和去极化电流测试,并对比分析复合界面修复前后电气性能的变化。最后对实际受潮电缆接头进行修复实验以验证修复效果。结果表明:修复后的复合界面击穿强度大幅提高,通过修复可以降低受潮界面的极化能力,并改善复合界面间的电荷储存特性。实际受潮电缆接头修复试验证明通过修复可以提高接头的绝缘性能。     

基于电气性能综合评估的XLPE配网电缆受潮过程研究

为了研究不同受潮途径对电缆的作用效果,结合运行经验设置多种内源性、外源性受潮途径,进行90个循环周期的电缆加速受潮试验,并定期检测绝缘电阻、局部放电、去极化电流等,采用理想解法（TOPSIS）对试验电缆的受潮状态进行综合评估。结果表明：水分能够在电缆运行过程中通过破损本体、中间接头和电缆终端的多种界面结构进入电缆内部并快速扩散,中间接头浸水和内源性受潮的绝缘劣化效果最为突出,需要重点预防和关注。此外,基于绝缘电阻、局部放电和去极化电流的电气性能综合评估能够有效研究受潮过程、识别受潮状态,可以应用于实际工程以评估湿热环境下配网电缆的受潮问题。     

绝缘老化对电缆中间接头界面缺陷处电场分布的影响

为了研究电缆中间接头绝缘老化对交联聚乙烯/硅橡胶复合界面典型缺陷处电场分布的影响,采用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了10 kV电缆中间接头仿真模型,计算了绝缘老化前后复合界面存在导电杂质、划痕和水分3种缺陷时的电场分布,并结合仿真结果对电缆本体绝缘中水树枝的生长变化进行分析.结果表明:3种缺陷均会导致复合界面缺陷处发生明显的电场畸变,绝缘老化会造成界面处电场强度增大,同时加大缺陷对电场分布的影响.水树枝引发后末端电场畸变严重,随着水树枝的生长发展,树枝之间相互靠近的区域电场强度减小,但局部电场集中现象依然存在.     

电缆线路中间接头绝缘缺陷电场仿真与放电小室局放检测研究

高压电缆作为输送电能的优选设备而被广泛应用,但其长期处于高压环境下,将会导致故障的发生。电缆接头是电缆中最为薄弱的环节,由于其制造过程的不严谨和长期运行与高压环境,将会产生诸多绝缘缺陷,导致局部放电。缺陷会导致内部场强的增加和温度的升高,将严重影响电缆的正常工作,甚至导致绝缘击穿引发巨大故障。为预防绝缘缺陷引起的故障,对电缆进行气隙,杂质和受潮3种典型的绝缘缺陷进行仿真分析,通过对比来得出不同缺陷对电场强度和电压的影响,接着对中间接头的典型绝缘缺陷进行了局部放电检测,结果显示即使微小的缺陷也会引起场强和电压的突变,从而导致绝缘劣化。     

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。     

10 kV XLPE电缆中间接头复合缺陷电场分布仿真研究

以10 kV交联聚乙烯(XLPE)电缆中间接头为研究对象,基于Ansys Maxwell平台建立电缆中间接头的3D模型,除考虑气隙、受潮、导电颗粒和针尖等典型单一缺陷对电场分布的影响外,还结合现场实际安装过程,在较薄弱的部位施加几种复合缺陷,通过有限元计算分析中间接头内部的电场分布情况。结果表明：中间接头内部主绝缘存在复合缺陷时,缺陷处的电场强度随着其深度加深而不同,即使是微小的缺陷也会导致内部的电场分布发生畸变;XLPE处的导电尖端是电场强度最集中、畸变最严重的部位,样本数据的电场强度最大值高达6.365 MV·m^-1,若不及时处理将导致绝缘击穿。该计算结果可供工程应用参考,用于指导中间接头的安装和预防绝缘击穿。     

XLPE中压电缆中间接头的界面老化修复研究

电缆中间接头是城市电缆系统中最容易出现问题的部位,为了提高老化后电缆中间接头的绝缘性能,本研究尝试通过向中间接头注入修复液的方法进行修复。首先在潮湿环境下对电缆中间接头进行电热加速老化试验,并向老化后的样本注入修复液进行修复,通过工频介质损耗测量、工频击穿试验和能谱分析对修复前后中间接头样本的结构和性能进行对比分析。结果表明:老化后电缆中间接头的绝缘强度明显下降,而通过修复液修复后其绝缘性能有所提升。通过能谱仪检测发现修复后中间接头界面出现了Si和Ti的氧化物,说明修复液可以扩散进入中间接头界面并与侵入的水汽反应生成有机聚合物,填充在界面气隙空腔位置,从而提高了中间接头的界面击穿电压,达到了修复电缆中间接头的目的。     

老化中压电缆复合界面的放电特性研究

针对中压电缆热缩型中间接头界面受潮老化的放电特性做了相关研究,分别在不同的湿度环境下做了两类中间接头样本。通过对干燥电缆接头和受潮电缆接头界面间的放电特性做了对比,将整个放电过程分成了三个阶段,分别对比这三个阶段的不同放电特征。对击穿后的样本进行了解剖,观测到受潮界面和干燥界面绝缘失效后的电痕有差异。分析了造成放电特性和电痕差异的主要原因。得出了由于界面间水的作用,使得界面空腔被填满的同时降低了绝缘强度,虽然消弱了初始阶段的局部放电,但增加了后期的击穿概率。而造成不同的电痕特征的主要原因在于干燥界面间的放电对绝缘的劣化具有累积效应,所以放电主要集中在一条通道上。而潮湿界面在水的作用下,界面击穿发生在不同的位置,碳化痕迹分布较广。     

某风电场35kV集电线路跳闸分析及防范措施

某风电场３５kV集电线路发生跳闸故障,经现场检查和故障电缆中间接头的解体分析,确认故障电缆中间 接头制作工艺不良导致电缆运行时主绝缘击穿并发生单相接地和相间短路故障最终导致了跳闸;电缆中间接头制作时 防水密封工艺不良致使水分侵入引起绝缘受潮、导体连接管管口与主绝缘有较大空隙导致高压屏蔽管失去均匀电场功 能、导体连接管有明显毛刺和刀痕造成电场畸变等缺陷导致电缆主绝缘持续恶化直至击穿是造成跳闸的根本原因.最 后提出了避免此类故障发生的具体措施.