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。     

预制式电缆终端应力锥安装错位试验

预制式电缆终端在现场安装时,存在应力锥安装错位的情况.通过试验,分析比较在应力锥不同尺寸错位安装时预制式终端的工作情况.试验结果表明:应力锥安装尺寸不足时,只有在承受较大电压的情况下,终端才出现局部放电;应力锥安装尺寸过盈时,在承受的电压远小于工作电压的情况下,终端也会出现局部放电.     

预制式电缆终端应力锥安装错位时的电场分析

预制式电缆终端在现场安装时,存在应力锥安装错位的情况.为此,运用有限元法研究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,得出结论:当应力锥覆盖电缆半导电层不满60 mm时,电场畸变较小,对设备危害不大;当应力锥覆盖电缆半导电层超过60 mm时,电场畸变大,易发生局部放电.现场试验结果与该结论相符.     

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。     

城网地下输电系统用高压电缆附件的发展

根据近年来城市电网地下输电系统用１１０ｋＶ及２２０ｋＶ电力电缆附件的研制开发情况，着重介绍了充油电缆的预制型塞止接头与电缆导体插入连接全封闭气体绝缘组合开关（ＧＩＳ）电缆终端；叙述了交联电缆附件研究开发的情况，特别是关于交联电缆预模制附件的橡胶应力锥设计原则，以及橡胶应力锥与填充剂相容性试验；并预测了我国地下输电系统用高压电缆附件今后发展的趋向。     

110 kV预制式电缆终端界面压力的研究

采用铝质薄壁圆筒代替电缆完成终端的实际套装过程,通过电测法及弹性力学理论测试分析110 kV预制式电缆终端与应力锥之间的界面压力;通过有限元仿真分析及计算结果与试验结果的比较,得到合理的有限元仿真分析模型并模拟终端套装过程;建立多个不同过盈量的分析模型,研究过盈量、硅橡胶材料参数和弹簧压缩量对界面压力的影响.结果表明:界面压力最大值出现在应力锥最大半径中间位置;在弹簧压缩至90 mm之前,界面压力与弹簧压缩量具有明显的正比关系,在弹簧从90 mm压缩至85 mm过程中,界面压力的变化很小.界面压力受过盈量和电缆截面面积的综合影响,受应力锥弹性模量影响较大而与交联聚乙烯(XLPE)绝缘层的弹性模量基本无关.     

结构形式及材料性能对220kV电缆终端应力锥的影响

通过对220kV电缆终端应力锥在力场中进行的分析,说明结构形式及橡胶材料的性能对应力锥应力分布的影响十分明显。根据工程实际情况,由不同结构形式和橡胶材料组成了18种工况条件,并应用非线性有限元方法分别计算了各种工况下应力锥的应力分布。对环氧预制件结构的不同形式、应力锥锥角不同的大小以及采用不同性能的绝缘橡胶材料的应力锥应力分布曲线进行了分类比较,分析了结构形式和橡胶材料对220kV交联电缆终端应力锥应力分布的影响规律性。提出了结构形式和橡胶材料的选用建议,为实际设计提供参考。     

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。     

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。     

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。     

高压交联聚乙烯绝缘电缆线路中的预制式电缆附件

介绍了电缆附件的分类和预制式电缆附件的结构,通过分析高压交联聚乙烯绝缘电缆(XLPE电缆)及其附件的电场分布,详细叙述了预制式电缆附件的优化设计方案,并给出应力锥面曲线的计算公式,介绍了预制件加工成型的过程,同时指出:应注意选用材料的性能,对安装过程中剥切绝缘层、表面打磨、过渡面处理以及绝缘表面的硅脂涂抹等工艺均应严格把关,才能保证预制式电缆附件在XLPE电缆线路中得到有效的应用.     

10 kV及以下电缆附件的数值计算和应力锥优化辅助设计

对电缆附件的复杂结构进行数值计算,并通过计算结果对应力锥形状进行优化设计,从而改善附件场强集中部分的电场分布,提高电缆附件的使用寿命。开发的软件包对不同的应力锥形状下的场强采用有限元方法进行计算并提供以下功能:画出任意电位的等位线;用不同颜色填充附件内部,通过颜色深浅显示场强大小;对附件内部任意一点提供用鼠标点击显示该点坐标、该点电位和该点场强;给出整个附件内部区域切向场强和径向场强的最大值和坐标值。     

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。     

电力电缆电容锥式终端电场的有限元分析

本文论述了高压电缆电容锥式终端具有强制电场沿轴向均匀分布的特点。在电缆附件结构优化设计中 ,用有限元方法计算了 110 k V、36层悬浮电极的电容锥式电缆终端的电场分布 ,并与增绕式电缆终端比较 ,最大轴向场强下降了 2 4 .8% ,电场轴向分布得到很大的改善。文中还介绍了计算采用的瞬态非线性软件包具有可视化交互式的前后处理功能。