高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀机理

近年来,高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀故障频发,引起了行业内广泛关注。为了探索缓冲层烧蚀机理,搭建简化试验平台并对应电缆实际运行工况条件,开展了对比试验研究;同时,基于110 k V电缆典型结构建立轴向有限元仿真模型,按照阻水缓冲带的实测性能参数进行赋值;最后调节波纹铝护套与缓冲层的接触形式,开展了电势及电场分布模拟分析。研究发现:缓冲带受潮将导致其电阻率增大,介电常数升高,并在外加电流下引发白色物质生成;白色物质中包含阻水粉成分及铝反应产物,其不导电性易导致铝护套与绝缘屏蔽之间电气接触不良;当阻水缓冲层与波纹铝护套连续接触不良的轴向长度达到0.4m,在尺寸为0.1mm气隙中的场强已超过3 k V/mm,足以引发放电。缓冲层受潮是发生烧蚀故障的主要原因,缓冲层与铝护套的间隙也会影响气隙放电的发生,因此建议高压电缆在制造和施工阶段应避免缓冲层受潮,同时应严格保障缓冲层与铝护套有效连续的电气接触。     

一种高压电缆缓冲层烧蚀修复技术

为了解决高压电缆缓冲层烧蚀故障的问题,对高压电缆烧蚀状况进行了分析,并对研制的半导电修复液体进行了相关的验证,最终提出了一种高压电缆缓冲层烧蚀故障解决方案,即通过加注设备将半导电修复液体注入金属套和绝缘屏蔽层间的空隙,通过重新建立轴向的电气连接通道,抑制高压电缆烧蚀的发展,降低电缆烧蚀导致的故障率,延长电缆寿命。该解决方案在正常运行的110 kV电缆线路中进行了应用验证,经红外热成像扫描发现,电缆原有烧蚀发热点全部消失,且电缆已安全运行了5 040 h,达到了一定的修复效果,具有一定的参考价值。     

高压电缆缓冲层烧蚀的成因分析

在近10年全国的电缆事故中已发现大量的缓冲层烧蚀问题,为探索烧蚀产生因素,文中基于压力的影响建立了数学模型,考虑水汽的渗入对模型的影响,并对多组产生缓冲层现象的电缆进行了分析。计算和仿真结果表明,电缆阻水带因电缆绝缘本体重力和电缆敷设过程中的外力影响,会在1 mm2接触点上产生3.75 A的集中电流,使得在阻水带和铝套接触处温度升高到176℃,而铝和聚丙烯酸钠在80℃时会发生反应生成氧化铝粉末,产生阻水带上的“白斑”;而绝缘屏蔽层上相同的电流长时间作用,则会引起绝缘屏蔽的老化。     

XLPE高压电缆半导电缓冲层烧蚀机理分析及平滑铝护套电缆试运行建议撤回

近年来,随着电缆使用率增长、使用年限增加,由电缆半导电缓冲层烧蚀引起的电缆故障也呈现快速上升趋势。通过统计国网公司系统内实际电缆故障现状,分析电缆缓冲层烧蚀机理,结合国内外研究现状,针对平滑铝套与皱纹铝套电缆进行对比分析,提出平滑铝套高压电缆试运行建议及减缓缓冲层烧蚀故障的办法,对有效保障高压电缆安全稳定运行具有重要指导意义。     

高压XLPE电缆缓冲层烧蚀故障机理分析与结构优化

高压交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆缓冲层烧蚀故障频发,在行业内引起广泛关注。电缆结构优化有利于解决放电烧蚀问题,文中从缓冲层放电灼伤机理角度出发,建立电缆有限元模型进行电场仿真,分析讨论不同结构参数下气隙电场分布的变化,并开展模拟试验对结构优化方案进行研究。结果表明：在满足电缆设计要求的前提下,减小缓冲层厚度、减小轧纹深度、增加金属套和缓冲层的挤压深度有利于减弱接触不良导致的气隙电场畸变;平滑铝套结构与缓冲层的接触电阻较小,在抑制缓冲层放电烧蚀故障方面具有优势。     

高压XLPE电缆缓冲层放电烧蚀机理与实验研究

为研究电缆缓冲层放电烧蚀机理,根据缺陷现象分析缓冲层与铝护套接触状态的变化,建立用于分析缺陷的电路模型,根据模型分析绝缘屏蔽层上的感应电压及影响感应电压的主要因素.从击穿事故线路中截取长度为15 m的缺陷电缆样本,并用缺陷电缆样本搭建局部放电检测实验平台.结果表明:绝缘屏蔽层的感应电压与缺陷数量、组合层电阻率以及缺陷处白色粉末厚度呈正比,与缓冲层和铝护套之间的接触面积呈反比,且缺陷电缆内部的放电信号具有明显的接触不良类放电特征.     

高压XLPE电缆缓冲层故障研究现状综述

在分析缓冲层材料特性的基础上,论述国内外有关缓冲层故障的研究现状,并为未来研究提供改进建议.综述性研究表明:放电是引起缓冲层烧蚀故障的直接原因,而电缆受潮是此类故障发生的必要条件.长期受潮会加速白粉的形成,并导致缓冲层电阻率升高.当铝护套与绝缘屏蔽层间存在气隙时,缓冲层电阻率升高、白粉的形成与过电压的冲击会使气隙内局部...     

高压电缆缓冲层烧蚀故障分析及预防

缓冲层烧蚀故障严重危害高压电缆的安全可靠运行.为进一步揭示缓冲层烧蚀机理,开展了高压电缆缓冲层烧蚀试验,研究了缓冲层受潮进水对烧蚀故障的影响.此外,利用铝板与几种常用带材组合成试验模型,验证了缓冲层烧蚀的其他诱因.结合国内现有研究成果,提出了高压电缆缓冲层及金属套的结构设计、生产过程控制等方面的改善建议.研究结果可为高...     

高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀机理研究现状

近年来高压电缆阻水缓冲层事故频发,已严重威胁到输电系统的安全性。本文对目前国内外缓冲层失效的相关研究现状进行综述,并提出可能的预防措施。首先,统计了近年来文献报道的电缆缓冲层烧蚀导致的失效事故,梳理了失效缓冲层存在的共同特征。然后,在介绍阻水缓冲层基本结构及作用的基础上,结合文献扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射（XRD）实验结果对缓冲层中白斑现象进行解释,提出使用中性阻水粉可有效地抑制白斑的产生。根据缓冲层烧蚀的相关研究,将缓冲层烧蚀机理分为局部放电致烧蚀以及电流热效应致烧蚀,并讨论了研究中仿真建模存在的问题。最后,对现有缓冲层相关研究进行总结与展望,提出减小铝护套与缓冲层之间的空隙以及防止缓冲层受潮可有效减缓缓冲层的烧蚀,但如何实现需进一步研究。     

径向电流集中诱发的高压交联聚乙烯电缆缓冲层烧蚀研究

为研究皱纹铝护套高压交联聚乙烯绝缘电缆缓冲层烧蚀机理,首先,通过对发生烧蚀的110 kV XLPE绝缘电缆进行故障分析,提出电缆径向电流集中是导致烧蚀故障的原因.其次,建立故障电缆的仿真模型,计算缓冲层与皱纹铝护套接触部分的电流密度最大值及其分布情况,并通过模型试验与公式计算验证仿真结果,发现皱纹铝护套波谷嵌入缓冲层的深度和缓冲层体积电阻率影响着径向电流的大小与分布.最后,通过设计模拟试验,证明径向电流集中是导致缓冲层烧蚀的原因之一,并在恒温箱中对模拟烧蚀试验的环境条件进行控制,通过偏光显微镜对比试验样品和烧蚀铝护套的表面形貌.结果表明:模拟烧蚀试验中发生的烧蚀过程与实际故障电缆中的烧蚀过程相同,且随着缓冲层中电流密度最大值的增大,烧蚀的起始时间缩短.本文揭示了皱纹铝护套烧蚀故障径向电流集中的物理机理,为相关故障诊断及防护提供了理论和试验依据.     

基于接地电流高压电缆交叉互联故障分析

为降低高压电缆金属护套感应电压,通常在电缆交叉互联箱内将高压电缆金属护套进行交叉互联。但是由于电缆铺设环境的复杂性,交叉互联箱会出现受潮、进水、外力破坏等诸多情形,导致高压电缆金属护套出现交叉互联故障,给整个系统的安全运行埋下隐患。文章针对110k V XLPE高压电缆的交叉互联故障进行分析,利用ATP-EMTP电磁暂态软件进行建模和仿真,分析总结出不同故障下的接地电流变化特点,为高压电缆的故障检测提供理论依据。     

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     

电力电缆故障低压脉冲自动测距方法

为实现电力电缆故障的自动定位和故障性质的自动判断,介绍了一种基于低压脉冲反射法的电力电缆故障自动定位方法,该方法将故障反射波整形为矩形脉冲,通过设置门槛电压来克服电缆中间接头的反射影响,利用相关函数,对信号进行相关处理,消除其他各种干扰的影响。能自动计算电缆故障距离,自动判断电缆的低阻短路故障和开路故障。此方法在基于虚拟仪器的电缆故障测距仪上进行了软件实现,针对电力电缆进行了实测试验,实测结果验证了该方法的有效性和正确性。     

多回单芯电力电缆并联运行护套感应电压的计算与分析

为研究多回电缆并联运行护套感应电压对电缆运行安全和人身安全的影响,提出了适用于并联电缆护套感应电压的计算方法。以电磁感应定律为基础,先建模计算负荷电流在各回电缆线路的具体分配,再据此推导不同护套接地方式的多回并联运行电缆护套开口感应电压和护套沿线最大值感应电压的计算。以双回电缆并联运行为算例,分别编程求解了该方法和现有文献方法在几种典型敷设方式下的护套感应电压。并以数字仿真结果为参考对比分析了误差大小,结果证明了该方法的正确性。通过分析几种因素对护套感应电压的影响发现:并联运行电缆护套感应电压相对于单回电缆可能增大很多,选择交叉互联接地和品字形相序排列能显著降低并联电缆护套感应电压。     

高压XLPE电缆缓冲带动态导电特性与机理

高压交联聚乙烯(XLPE)电缆缓冲层烧蚀是近年来受到广泛关注的电缆故障类型。缓冲层烧蚀通常在受到挤压以及吸收水分的情况下发生,因此研究压强和吸水对于缓冲层烧蚀的影响机理具有重要意义。文中针对干燥和吸水的阻水缓冲带(简称缓冲带)在不同压强下开展模拟实验,以获得缓冲带电流密度、电压以及交流体积电阻率在烧蚀过程中的动态变化规律。同时,采用扫描电子显微镜,获得缓冲带试样的微观形貌特征。结果表明：在烧蚀过程中,干燥缓冲带试样的交流体积电阻率随时间逐渐升高,并出现短暂的电流激增和电压骤降的现象;吸水缓冲带试样的交流体积电阻率会出现随时间逐渐降低的过程,并且吸水后缓冲带试样的交流体积电阻率相比干燥时有所下降;当压强从1.09 kPa增加至5.45 kPa时,干燥与吸水缓冲带试样的交流体积电阻率均逐渐降低。结合缓冲带烧蚀模拟实验结果以及微观形貌特征可得出压强和吸水对缓冲带动态导电特性的影响机理。     

铝护套结构对XLPE电缆绝缘屏蔽层悬浮电位影响

为研究电缆铝护套结构对绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层间电场强度的影响,优化电缆铝护套结构进而降低缓冲层烧蚀缺陷的严重程度,本文建立缓冲层分压模型以及Comsol仿真模型,分析在缓冲层白斑缺陷出现后,计算不同电缆铝护套结构下的绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层电场强度。仿真和理论分析结果表明铝护套最小内径φmin和铝护套波谷处曲率K与绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层间电场强度有如下关系：φmin和K越小,绝缘屏蔽层悬浮电位越小,缓冲层间电场强度降低,其中φmin的影响更明显;以本文缺陷电缆为例,仿真定量分析得出φmin和K优化后绝缘屏蔽层悬浮电位分别下降了30%、13.7%;缓冲层间电场强度分别下降了30.3%、13%。     

用交流电压进行高压XLPE绝缘电缆线路的现场试验

根据XLPE绝缘电缆用直流电压进行现场试验的经验,要求开发新的方法。现在有一种移动式调频串联揩振装置能够用交流电压进行试验,这意味着适用于塑料绝缘电缆敷设后的试验将有重大突破。配有经由户外户内开关设备而接至电缆线路的连接线,以满足不同用户的要求。     

基于脉冲差分的高压电缆故障定位方法及设备研究

针对目前高压电缆故障定位方法存在的不足,文章研究了基于脉冲差分的高压电缆故障定位方法及设备。文中依靠两路高压输出和差分信号耦合,结合软件优化算法实现了冲闪和直闪脉冲差分故障的定位,解决了目前高压电缆闪络或间歇性故障定位存在的问题。通过实验,验证了定位设备和定位方法的参考作用。该方法波形识别简单,具有更高的灵敏度和定位精度,有着很好的应用前景。     

考虑金属护层耦合的高压电缆单相接地故障定位方法

针对电缆导芯和金属护层之间存在电磁耦合影响故障定位准确精度的问题,提出一种考虑金属护层耦合的高压电缆故障定位方法.该方法通过双τ分布参数模型建立电缆导芯和金属护层耦合关系,利用首末端的电气量,进而确定电缆导芯分布电压的表达式.然后以首末端分别计算的故障点导芯电压瞬时值差值来构造定位判据,同时对不良数据进行有效剔除,采用...