高频谐波电压对冷缩电缆终端的电场及温度影响研究

中压冷缩电缆终端可能会遭受到高频谐波电压的持续作用而使其绝缘迅速失效,其失效原因主要和高频电压下的电场和温度有关。笔者研究了高频谐波电压对35 kV电缆终端温度和电场的影响规律及机理,阐明了热点和电场分布之间的联系。通过高频谐波电压的电热老化试验装置,对两种不同类型的冷缩电缆终端(应力均匀型和几何型),施加不同频率的电压。通过红外热成像仪分析了不同的频率、幅值对电缆终端表面温度分布的影响。发现随着频率的增加,应力均匀型终端在局部地方形成明显的热点,随着频率增加,热点温度进一步升高,而几何型终端则温度变化不明显。通过有限元分析发现,应力均匀型终端的热点位置正好和电场的集中点相对应,随着频率增加,电缆阻性发热量增加,而几何型终端的电场较小,阻性发热不明显。该研究对于开发耐高频电压的冷缩终端具有一定的意义。     

计算三芯绝缘电缆内电场的叠加算法

本文针对三芯电力电缆内三导体布置上的对称性,提出了一种采用模拟电荷法计算其电场的新算法。该算法基于叠加原理将电缆三导体带任意电压时场的计算归结为一种简单电压条件下场的计算,从而简化了计算过程、节省了计算时间。算例表明本方法还具有使用模拟电荷元较少、计算精度较高的优点。     

中压电缆终端高频电热老化试验装置的研制及分析

中压电缆终端被广泛应用于柔性交流输电和作为逆变器和电机的连接中,这些电缆终端可能会遭受到高频谐波电压的冲击,从而导致其绝缘迅速失效.本文研制了模拟电网高频谐波电压和工频大电流的电热老化试验装置.首先,通过信号发生器和功率放大器产生低压大电流信号,再通过高频变压器升压获得高频高压;同时通过工频试验变压器产生工频高压,将工...     

35kV电缆终端头绝缘故障分析

故障现象 2000年8月13日,运行中的35kV南星线(非接地系统)户外电缆终端头突然冒烟起火,运行人员随即断开电源进行灭火。现场检查发现B相第三雨裙下有一绿豆大小的击穿点,周围有燃烧痕迹。将该相绝缘热缩管割开后,发现电缆半导体层末端附近交联聚乙烯绝缘表面有较大面积的树状放电痕迹。其中最显眼的是一窟窿状的炭化击穿点,已隐约可见电缆芯线与从接地钢铠到击穿点沿半导体层的一条贯穿性放电痕迹构成完整的放电通道。     

冲击电压下35 kV预制式电缆终端的破坏机理研究

本文建立了35 kV预制式电缆终端仿真模型,仿真计算了冲击电压下电缆终端的电、热和机械应力分布,对本体绝缘、半导电层以及屏蔽层的电场、温度及应力进行了计算分析,同时考虑了不同频率谐波对电场分布的影响。结果表明：高频信号对介电常数的影响不会导致电场强度发生较大畸变,电场强度变化不明显,同时,冲击电压作用引起的电缆终端温升较小,其影响也基本可以忽略。冲击电压造成半导电层与应力锥相交处的机械应力增加,最大径向应变达到2.54%,使得该位置极易产生气隙,是造成电缆终端破坏的主要原因。因此,在材料选型及结构设计过程中除了要考虑电场优化,还应考虑材料的弹性应变。     

电缆终端异常发热原因分析

近年来,广州供电局应用红外热像仪检测110 kV瓷套式电缆终端,发现较多电缆终端存在异常发热现象.根据实际情况,从环境因素影响、填充介质影响等方面分析引起异常发热的原因.对终端填充两种不同的硅油,进行一系列的分析试验,证明终端异常发热是由于终端绝缘介质硅油的品质不良所引起,通过更换硅油可解决该问题.     

电缆终端内绝缘带与绝缘油相容性试验研究

为解决电缆终端内绝缘带溶胀导致的渗漏油问题,以退运充油终端内以及未使用的同型号绝缘带、绝缘油为研究对象,基于运行要求设计了相容性试验,并进行了红外光谱、失重率、击穿电压等对比测试,分析了溶胀发生的原因以及防治措施。测试结果表明硫化不充分会导致橡胶材料更容易与聚异丁烯绝缘油反应,绝缘带与绝缘油加速热老化后绝缘带质量、绝缘油击穿性能均有明显降低。使用该批次橡胶绝缘带的电缆终端投运后,浸泡在绝缘油中的绝缘带溶胀甚至软化开裂,会导致密封失效发生渗漏油,同时绝缘油击穿性能下降,需尽快更换相应电缆终端。目前并无适用的电缆附件内材料相容性试验和高黏度绝缘油击穿电压测试方法标准,基于已开展的多组对比试验结果,明确了电缆终端内绝缘带与绝缘油相容性试验的关键参数和评价指标,提出适用于高黏度绝缘油的击穿电压测试方法,为同型号充油终端的检查和更换措施提供技术支持,避免了批次性故障的发生。     

一起高压电缆终端炸裂事故分析

针对某变电站站用变高压侧电缆终端炸裂事故,解剖分析电缆终端,找出事故原因,并提出防范措施。     

35kV电缆终端电压致热型缺陷分析与诊断

介绍35 kV三芯电缆单相终端结构及电场情况,结合利用红外检测技术发现的35 kV电缆终端电压致热型缺陷典型案例,分析电缆终端电压致热型缺陷的主要原因以及电缆终端表面相间温差与缺陷严重程度的正相关性,提出电压致热型缺陷检修与防范建议,为超前预防电缆线路隐患、降低非计划停电率提供参考。     

Impulse breakdown superposed on ac voltage in XLPE cable insulation

This paper discusses tree inception and breakdown voltage characteristics of XLPE cable insulation subjected to impulse voltages superimposed on ac voltage. The tree initiation tests were performed on laboratory-molded specimens equipped with needle electrodes, whereas the breakdown tests were conducted on a full-sized cable. The impulse tree initiation stress was found to be dependent on the magnitude of the pre-applied ac stress and the relative polarities of the impulse and the ac peak at the instant of their superposition. Although the impulse polarity has an effect on the tree inception, the general behavior is that the tree inception stress always decreases with an increase of the pre-applied ac stress. This phenomenon is discussed in terms of the space charge effect and the influence of the impulse voltage application itself. The impulse strength of a full-sized cable insulation was found to be independent of the pre-applied ac stress as long as that stress did not exceed the operating stress of a 500 kV cable insulation. However, subjecting cable insulation to higher ac stresses before impulse application caused a reduction of its breakdown strength as compared with the insulation without ac prestressing     

直流电缆雷电冲击电压安全裕度研究

高压直流电缆是柔性直流输电技术的关键装备,直流电缆的绝缘厚度设计以雷电冲击电压安全裕度为重要依据。为了获得直流电缆的安全裕度,文中提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度试验方法,建立了相应的试验回路,对冲击电压波形参数进行了计算、仿真和验证,获得了波前时间为1~5μs、半峰值时间为40~60μs的冲击电压波形;提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度的分析方法,计算了电缆绝缘的电场分布。研究表明,文中所提方法可以获得直流电缆的雷电冲击电压安全裕度,为高压直流电缆绝缘厚度设计提供了依据。     

中压电缆铜屏蔽层熔断引起事故扩大的分析

通过对上海所属的厦门、四川、海陆 3座变电站的中压电缆故障分析 ,认为铜屏蔽带型电缆一般适用于中性点经小电阻接地系统 ,但不能承受故障大电流。虽然故障大电流发生的概率较小 ,但应引起注意 ,尤其是在制作电缆中间接头时 ,建议恢复铜屏蔽层时采用三相统包绕包 ,同时要使绕包层的截面不小于电缆本体的铜屏蔽层截面 ,并做到与电缆本体铜屏蔽层连接良好     

非线性负载下的多变流器谐波电压补偿控制策略

多变流器在接入非线性负载的情况下会引起电压畸变。为解决此问题,提出一种谐波电压补偿的综合控制策略。首先,采用虚拟同步发电机控制策略模拟同步发电机的外特性,使逆变器具有惯性和阻尼特性。其次,通过级联广义积分器构建谐波分离网络来提取相应的基波和谐波电流分量。紧接着结合虚拟阻抗构建基波处的感性虚拟阻抗去改善功率均分,以谐波处的阻容性可变虚拟阻抗去改变系统的输出阻抗来补偿相应的谐波电压。然后,在虚拟同步发电机的基础上采用多谐振电压控制器对输出电压的谐波进行抑制。最后,对所提的综合控制策略进行仿真研究,结果验证了所提策略在谐波电压补偿方面的正确性。     

基于电-热场联合分析的EPR中压电缆终端异常热点仿真分析及优化

25 kV乙丙橡胶(EPR)中压电缆终端因其自身的结构特性,内部电-热场分布不均,局部易出现异常畸变热点问题,而在安装电缆终端时出现的划伤缺陷加大了问题的严重程度,加速缺陷周围绝缘材料的老化,大幅降低了绝缘性能。为解决该问题,提出了一种电导率与电场、温度相关的非线性应力管材料,采用COMSOL仿真方法对比研究了使用高介质材料与非线性材料制作应力管时电缆终端内部的电-热场分布。结果表明,经优化后电缆终端的电-热场分布畸变程度能得到有效缓解;对于存在划伤缺陷的情况,优化后的电缆终端的电-热场畸变程度低于其出现击穿现象的阈值,表明其能够在缺陷情况下相对安全运行。同时采用热成像仪现场测试电缆终端温度分布,结果验证了经优化后电缆终端表面异常发热情况的改善效果。     

Implementation of the shunt harmonic voltages compensation approach

Instead of injecting harmonic currents to compensate those drawn by distorting loads, in this paper a shunt active filter is used for generating harmonic voltages to compensate harmonic voltages at the point of common coupling; the main advantage in using such a compensation approach is that, when the aim is to reduce or eliminate the harmonic voltages at the point of common coupling only one active filter is required. For determining the harmonic voltages such a filter must generate, two simple and practical methods are proposed in this paper; the effectiveness of these methods was evaluated using a 1-kW prototype of an active filter operating according to the shunt harmonic voltage compensation approach. In addition, the laboratory results were comparable to those obtained with the ATP-EMTP simulation software.     

电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略

为了提高并网逆变器在电网电压不平衡及谐波状态下的适应能力,使其能够输出高质量的并网电流,需对传统并网逆变器控制策略进行改进。以αβ坐标系下LCL型并网逆变器模型为研究对象,提出一种基于准比例谐振(QPR)和电网电压前馈的控制策略。首先,分析了并网电流与其给定值和电网电压之间的关系,得出稳态误差及扰动分量产生的原因。然后,通过QPR控制策略来实现并网电流的无静差控制,引入电网电压前馈控制来抑制电网扰动对并网电流的直接影响。同时,为了提高传统锁相环在电网电压非理想情况下锁相精度及谐波抑制能力,对传统锁相环做进一步改进,以提高锁相环抗扰能力。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真验证,仿真结果表明该控制策略能够在电网电压不平衡及谐波状态下得到高质量的并网电流,使逆变器能高效稳定运行,验证了该控制方法的有效性和正确性。     

冲击电压下电缆终端的非线性电场数值分析

基于后退欧拉法和变分原理推导了非线性电场的暂态有限元方程。利用暂态有限元方法分析了含不同应力控制管时的电缆终端冲击电压下的电场分布。分析结果表明,在冲击电压下电缆终端采用由电容性和非线性电阻性材料复合绝缘结构的应力控制管时,电场分布最为均匀。     

农村中压配电网电压等级的优化选择

针对农网发展现状,分析了中压采用20 kV电压等级在技术上的合理性,并提出了以单位供电面积年费用最小为目标函数,分别将最大和最小负荷运行方式的各级线路首端和末端电压偏移作为约束条件的数学优化模型,模型中电压偏移的计算考虑了各级变压器的变比升高和分接头调整范围.在此基础上,对不同中压电压等级合理配置方案的技术经济性进行了比较,验证了20kV电压等级的可行性,所建数学模型和得到的结果,对实际配电网规划具有一定的实用价值.