砂土基质下落锚深度试验研究及计算方法

[目的]海底电缆合理的埋置深度是海底电缆保护设计的重要参数之一,需研究砂土基质条件下海底电缆合适的埋设深度。[方法]针对工程船舶常用的霍尔锚及AC-14型锚开展船锚刺入深度研究,基于砂土的室内模型试验,采用4种重量霍尔锚和3种重量AC-14锚,分别在6种不同高度下落得到船锚刺入深度试验结果。[结果]试验表明:DNV规范中对船锚的落深采用了能量法进行计算,即船锚的能量完全被土体吸收,本研究基于太沙基极限承载力公式,运用能量法通过建立了船锚落深的理论算法,并通过最小二乘法拟合试验数据,得出计算船锚刺入砂土深度。[结论]所提试验和计算方法是正确并有效的,可作为海底电缆最小埋深设计依据。     

海上风电场海底电缆防护方案研究

  [目的]  海底电缆防护是海上风电场建设的一种重要组成部分,海上风电中最大部分的保险理赔主要由于电缆事故造成。由于电缆路由线路较长,会穿过不同区域,每个区域的防护方案都不同。  [方法]  首先简单介绍海底电缆防护作法的基本情况,然后详细阐述了海底电缆登陆段防护方案,紧接着描述了海底电缆交越段防护方案以及电缆管附近的海缆防护方案,最后对海上风电场海底电缆防护方案进行总结。  [结果]  针对海底电缆登陆段,多采用套管保护、电缆沟与水平定向钻方案;针对海底电缆交越段,多在交越点采用垫块的方案;针对基础附近的海缆,主要采用J型管与弯曲限制器的方式。  [结论]  无论采用哪种方式,应高度重视海上风电场海底电缆的防护,确保海缆在运行期间的安全。     

海底电缆铺设过程中受力特性数值模拟研究

[目的]以江苏启东某海上风电场建设项目为工程背景,开展海底电缆铺设过程中的力学特性数值模拟研究,分析不同挖沟深度的工况下海缆悬跨段的局部应力分布情况。[方法]基于ABAQUS数值模拟软件,建立海底电缆埋设数值模型。[结果]研究结果显示：海底电缆后缘提升点在埋设过程中的应力相较于埋设作业前显著增大,该位置的缆线在整个埋设过程中受力最大,是最危险的位置;挖沟深度对海底电缆后缘提升点处的应力有显著影响,随着挖沟深度的增加,后缘提升点处的应力相应增大。[结论]海底电缆铺设作业中应加强保护抬升点处的缆线材料,缆线的屈服应力参数选取应着重参考埋设作业中缆线的受力分析结果。研究成果可为海底电缆铺设作业提供参考依据。     

船锚入土深度简化计算方法及适用性研究

[目的]随着海洋经济的发展,越来越多海上风电送出、海上油气平台的供电、岛屿联网供电项目涉及海底电缆的敷设。目前主要的敷设保护方式为直埋敷设,但不考虑经济性的埋深设计显然是不合理的。为了能有效地保护海底电缆,又能合理控制投资,需要在项目开发阶段就确定海缆的合理埋设深度。因此,在缺乏足够的设计输入资料的情况下,文章提出了一种简化的船锚入土深度计算方法,为项目前期确定敷设保护方案提供依据。[方法]将船锚入土过程分成三个阶段建立数学模型,并对船锚入土过程进行了一系列边界条件假设。在此基础上,基于能量法对各个阶段船锚运动过程进行力学模型分析和推导,提出了考虑海底基质剪切破坏的船锚入土深度简化计算方法。通过将该方法的计算值与不同情况下的实测值进行对比分析,探讨该计算方法的适用性及适用范围。[结果]通过该简化方法计算值与实测结果比较分析表明,该计算方法适用于抗剪强度大于20 kPa的粘土的情况下计算船锚入土深度,且该方法的计算误差在可接受范围内。[结论]从计算结果对比分析可以看出,该简化计算方法对工程实践应用具有指导意义,但该方法还有待在实践中积累不同实测数据进行验证和拟合修正,并结合经验法和概率法...     

城市地下电缆设施安全风险的模糊综合分析

城市地下电缆基础设施是一个复杂的高风险体系,各种风险因素相互影响、相互交织,贯穿于这一系统的全过程,所以,对城市地下电缆基础设施的安全风险评估具有重大意义。针对城市地下电缆设施的工程特点,采用故障树法对城市地下电缆基础设施的安全风险进行识别,建立安全风险评价指标体系,然后,运用模糊数学综合模型进行评价,根据评价结果采取多种控制措施,防止发生大的灾害性事故和重大经济损失。     

海南联网海底电缆护套绝缘监测方法研究

为监测海南联网工程中海底高压电缆的绝缘状况,根据海底电缆结构参数和运行条件特点,对海底电缆护套中的电流进行了研究.基于Matlab仿真计算软件,对护套中的感应电流和电容电流分别建立模型,讨论了电缆护套绝缘在各种故障下护套电流的响应特性.研究发现,护套绝缘对护套中的感应电流无明显影响,而电容电流不仅与护套绝缘水平有关还可反映外绝缘故障点的位置.     

500 kV海底电缆雷电过电压研究

依托南方主网与海南电网联网工程,运用ATP-EMTP电磁暂态分析软件,建立了500 kV架空线路与海底电缆线路的雷电侵入波仿真计算模型,采用修正后的电气几何模型法来计算最大绕击雷电流,采用先导发展法作为绝缘子串和空气间隙放电闪络判据,计算架空线路遭受绕击和反击时,无避雷器和有避雷器2种情况下海底电缆主绝缘上所承受的雷电过电压,据此校核海底电缆雷电冲击绝缘水平及避雷器配置的合理性。研究结果表明,合理配置避雷器大大降低了雷电过电压对海缆的影响,在架空线路遭受绕击和-250 kA雷电流反击时,海底电缆最大雷电过电压分别为-916 kV和-923 kV,海底电缆绝缘裕度和避雷器配置满足防雷要求。     

海上变电站高压细水雾灭火系统分析及应用

[目的]文章旨在降低海上变电站平台失火导致区域油田群停产或重大损失的风险.[方法]以某海上变电站为例,分析了高压细水雾灭火系统适应性和适用范围;通过国内外规范和设备参数特性的对标分析与计算,提出了海上变电站电气设备不同灭火型式的参数选取和应用方法.[结果]研究表明:含油电气一次设备且房间高大时,采用高压细水雾局部应用系...     

海上风电场海底高压电缆电磁暂态过程的仿真分析

为了能更好地确定海上风电场海底高压电缆的选型要求,使用PSCAD／EMTDC软件建立相应的海上风电场仿真计算模型。针对海上风电场工频过电压、操作过电压和雷电过电压这3种电磁暂态过程的不同特点,进行仿真,并且考虑了不同的系统条件下上述3种过电压对电缆绝缘的影响。在操作过电压中,重点研究了合闸电阻对过电压的影响;而在雷电过电压中重点研究的是架空线路受雷电侵入波的过电压。仿真结果表明,海底电缆各层的结构参数对海底电缆的电磁暂态有着不同程度的影响,其中导体层、绝缘层、HDPE层对海底电缆的电磁暂态影响尤为明显。另外,海底高压电缆的护套层材料和主绝缘层材料也对电磁暂态有影响。     

加氢站定量风险分析研究

结合定量风险分析理论和加氢站的特点,从加氢站的事故场景、事故频率、事故后果、死亡概率和个人风险与社会风险5个方面进行了研究,提出了加氢站定量风险分析模型,并结合某加氢站进行了实例计算分析,计算出该加氢站量化的个人风险和社会风险,再与国内外认可的可接受风险标准进行比较,得出其风险水平是否可接受的分析结论。其量化的风险分析结论将对加氢站建设的审批和公众安全认可具有重要指导意义。     

砂质海床条件下海底电缆埋深研究

  目的  为了得到海底电缆在砂质海床条件下的安全埋深,确保海底电缆免受船锚威胁,给出了海砂海床条件下的船锚的安全埋深的建议。  方法  为了建议验证埋深的合理和安全性,依托于海南联网一回工程,通过对船锚在典型砂质海床中的拖锚全过程进行数值仿真,建立了典型霍尔锚部件的三维有限元模型,同时建立了基于有限元-光滑粒子流（FEM-SPH）的三维砂质海床土体数值模型。对拖锚全过程进行模拟,得到不同船锚在砂质海床中的拖拽曲线,并分析船锚质量以及砂质海床土体本构参数等因素对船锚贯入深度、船锚拖拽力的影响。  结果  仿真结果表明:不同土质的砂质海床条件下海缆埋深不宜小于0.35 m。  结论  利用研究成果,能为砂质海床条件下的海底电缆保护设计工作提供了理论依据和技术支撑,能够对砂质海床条件下海底电缆的埋设深度进行优化。     

海上风电场智慧运维管理系统

[目的]针对海上风电场运维安全管理,提出了海上风电场智慧运维管理系统.[方法]通过海上风电智慧调度系统、海上风电雷达多源跟踪及边界警示系统、海上风电场风机平台作业监管系统,搭建出海上风电场智慧运维管理系统.[结果]通过陆上集控中心的海上风电智慧调度系统,实现人员的安全管理以及船舶调度.通过海上风电雷达多源跟踪及边界警示...     

CFETR 110 kV电缆接地方案研究

  目的  中国聚变工程实验堆（CFETR）旨在论证稳态燃烧等离子体的工程可行性。站内110 kV高压供配电系统通过电缆等设备为超导磁体电源和无功补偿系统供电，因此高压电缆的稳定工作对实验的开展至关重要。  方法  电缆正常运行需要考虑金属护层感应电势和环流，在对金属护层接地方式充分调研计算后，确定站内110 kV高压XLPE电缆交叉互联接地。利用ANSYS Maxwell软件对三相电缆进行建模，仿真护层感应电压；最后将仿真结果代入Simplorer所构建的等效电路。  结果  其仿真结果显示护层感应电势和环流满足国家标准要求。  结论  为110 kV电缆护层设计的交叉互联接地方案安全可靠，能够确保电缆长期稳定工作。     

海上风电场输电方式研究

  [目的]  随着海上风电场规模的扩大,新型输电技术广泛应用于海上风电场的电能传输,海上风电正面临着不同于陆地电网成熟模式的新挑战,需要进一步明确不同输电方式的技术特点与发展前景。  [方法]  概述了海上风电场四种输电方式即高压交流海底电缆、柔性直流输电技术、高压气体绝缘管道母线(GIL)和混合直流输电方式的技术特点和发展前景,并对各种输电方式进行了详细的成本构成分析及计算,对不同输电距离不同输送容量下的输电方式做出经济性比较。  [结果]  研究表明:我国现行海上风电输电方式中高压交流和柔性直流输电技术较为成熟,输电方式的选取受输电距离的影响,以输电距离约52 km为临界点。输电距离低于52 km时,交流输电具有经济优势;输电距离等于52 km时,柔性直流输电与交流输电两种方式成本相等;输电距离超过52 km后,直流输电方式的经济成本将低于交流输电方式,输电容量大小对输电方式的选择不会有太大影响。  [结论]  在不同输送容量下,近海风电输送方式仍然建议采用交流输电,远海风电输送方式建议采用柔性直流输电。     

海上风电场联合送出优化方案研究

  [目的]  结合我国广东地区海上风电场布置及典型送出方案,对两个300 MW风电场联合送出的方案进行了探讨。  [方法]  在电气主接线、海缆选型、可靠性分析、海缆敷设与供货、可比投资等方面进行了分析比较。  [结果]  最终得出联合风场送出的优化方案,即设2座220 kV海上升压站＋1座陆上集控中心,其中1座升压站通过1回3×1 000 mm2海缆接至另1座升压站GIS,汇流后再通过2回3×1 000 mm2海缆一并送出至陆上集控中心。  [结论]  联合送出的优化方案可大大节省投资并减少用海面积,可为后续海上风电场电气设计提供参考。     

大型海上风电项目中的集电海缆研究

    目的   从2017年开始广东省海上风电进入了高速发展的时期,随着近海浅水区风电场开发的趋于饱和,近海深水区大型海上风电场的建设即将开始。在整个海上风电的设计过程中集电海缆是极为重要的一环,连接风机与升压站的集电线路通过合理的设计可以有效降低电能损耗,减少项目初始投资,提高运行的可靠性。针对海上风电从常规化向大型化的转变,集电海缆的设计亦需要同步做出调整。    方法   基于此,通过技术经济分析,论述了在大型海上风电项目中采用66 kV集电海缆的可能性。    结果   经过对比分析当风机容量达到10 MW及以上,风电场整体装机容量达到1 000 MW时,66 kV集电系统的技术、经济效果明显好于目前采用的35 kV系统。    结论   虽然目前国内海上风电领域暂无66 kV集电海缆投运的实际案例,但随着海上风电开发容量的不断增加,中国海上风电的集电系统势必会像英国、德国一样,向着更高电压等级的方向迈进。     

海岛电力通信光缆运维技术研究

  [目的]  开展电力通信光缆运维技术研究对维护电网安全具有非常重要的现实意义。  [方法]  文章选取浙江舟山群岛为典型研究对象，根据海岛电网特点，针对海岛电力通信光缆运行维护工作进行详细探讨，介绍了各种常用光缆的运行现状，分析了其运维过程中存在的问题。  [结果]  研究表明:海岛电力通信工程优先选用独立光缆，光电复合缆仅作为线路监控使用。  [结论]  解决措施与处理建议为实现跨海电网的高效生产管理提供有益的启发和参考。