320kV国产交联聚乙烯绝缘料高压直流电缆设计

为促进国产交联聚乙烯绝缘料在高压直流电缆绝缘中的应用,根据实验数据推导出国产交联聚乙烯绝缘料的电导率方程,得到了电导率与温度和电场之间的关系;实验测得五种不同厚度薄试样的击穿场强,根据双参数威布尔分布推导出绝缘料的击穿场强与厚度的关系,得出厚度为26 mm下绝缘材料的击穿场强;根据TICW 7.2标准设计出320 kV高压直流电缆的结构,利用Comsol Multiphysics软件仿真得出电缆在不同负荷状态下的电场和温度场分布。仿真结果表明:当导体绝缘内温差大于5.3℃时,绝缘外部场强开始高于内部场强;当导体温度为70℃时,绝缘内部电场最大值为15.1 kV/mm,远低于材料的击穿场强。通过仿真分析,为成功设计320 kV高压直流电缆提供参考。     

320kV交联聚乙烯绝缘直流电缆电气特性研究

在进行直流电缆的绝缘结构设计和优化时,其电场分布特性是重要的参考依据.通过COMSOL仿真软件建立了320 kV直流电缆的简化模型,并研究其稳态和暂态电气特性规律,然后通过试验对仿真模型的可靠性进行验证.结果表明:以导体最高温度和绝缘层内外表面最大温差为约束条件,当环境温度低于12℃时,直流电缆载流量的决定性因素为绝缘层的内外温差(20℃),当环境温度高于12℃时,直流电缆载流量的决定性因素为导体最高工作温度(70℃);在仿真操作冲击试验、雷电冲击试验及绝缘温差30℃下负荷循环试验过程中,分别得出暂态和稳态最大击穿场强为58 kV/mm、25 kV/mm,对比直流绝缘材料性能参数可知直流电缆结构满足设计要求.试验表明COMSOL多物理场仿真模拟对于直流电缆的结构设计具有重要的指导意义.     

基于国产基料的交联聚乙烯高压直流电缆绝缘材料电性能研究

交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)高压直流电缆是直流电网的核心设备,将XLPE高压直流电缆绝缘料国产化具有重要意义。基于欧洲主流超净低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)与国内知名企业生产的2种超净聚乙烯,分别制备XLPE试样,并完成脱气处理。测量与评估3种XLPE试样的直流击穿电场强度、直流电导率、空间电荷特性等电气性能指标,综合评估交联材料电气性能。其中,一种国产交联聚乙烯材料的击穿场强与电导率性能指标接近于参考绝缘材料性能指标,其空间电荷性能指标优于参考绝缘材料性能指标,确定了XLPE高压直流电缆绝缘料国产化的可行性。     

500 kV直流电缆用交联聚乙烯绝缘特性研究

研究了两种新型500 k V直流电缆用交联聚乙烯(XLPE)材料的直流电气强度、空间电荷特性和电导率与温度及场强的关系,并对测试结果进行了对比分析,然后结合材料的微观结晶形态对绝缘性能差异进行了讨论。结果表明:两种材料的直流击穿特性几乎相当,特征电气强度均大于500 k V/mm;两种材料均具有较小的电导率-温度系数,其中2#材料的电导率-温度系数为0.048/℃;30 k V/mm场强下,两种材料中几乎没有发现异极性空间电荷的积聚,1#试样在正负极附近出现同极性电荷注入,而2#试样主要在正极处存在同极性电荷注入。     

±320kV直流电缆交联聚乙烯/三元乙丙橡胶附件击穿特性

高压直流电缆接头与终端为电缆系统故障的多发点,其击穿强度为直流输电系统安全稳定运行的重要基础。文中以±320 kV高压直流海底电缆中交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)/三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)附件为研究对象。首先,研究电缆及附件负荷循环耐压试验,发现附件界面为击穿薄弱环节;其次,研究绝缘材料电导率随温度变化特性对电场分布的影响规律,通过有限元仿真模拟电缆空载和满载运行时附件的温度分布与电场分布,发现最大电场出现在电缆绝缘靠近附件应力锥一侧,为29.5 kV/mm,低于附件材料的击穿场强;最后,研究界面在直流电场下空间电荷特性对电场分布规律的影响,通过电声脉冲法测试复合叠层片状样品介质界面的空间电荷及其电场分布,发现场强畸变率约为100%~200%。同材料本征绝缘匹配相比,界面空间电荷积聚对附件内部电场造成的畸变程度更严重,在后续附件提升中应更注重开发抑制空间电荷的绝缘材料。     

基于国产交联聚乙烯绝缘材料的直流模型电缆电性能研究

为更有效模拟电缆的构造及生产过程,针对优选的国产低密度聚乙烯绝缘基料(以下简称LDPE试样),采用热贴合方法将LDPE试样(含交联剂)分别与两种已在直流电缆中应用的屏蔽料试样(均含交联剂)制备成薄片试样,开展在高场强不同温度下的空间电荷特性对比研究,优选一种适于国产基料的屏蔽料。在此基础上,试制了基于国产绝缘料的直流模型电缆,经脱气处理后开展模型电缆空间电荷测量及直流击穿实验,评估国产绝缘料作为直流电缆绝缘料的可行性。结果表明:采用国产绝缘料和与之兼容的半导电屏蔽料可以满足高压直流电缆的绝缘性能要求。     

高压直流电缆用交联聚乙烯绝缘材料交联特性及机理

高压直流电缆绝缘材料的交联特性直接影响电缆的运行温度和空间电荷特性,因而主要通过凝胶质量分数、流变行为和热延伸测试分别分析了北欧化工(试样1)和陶氏化学(试样2)生产的2种新型高压直流电缆用XLPE材料交联特性的差异,并研究了交联效应对材料空间电荷性能和热力学性能的影响。结果表明:试样2在低交联剂添加量的情况下保证了较高的交联度,耐热性较好。对比2种材料的空间电荷特性,发现试样1两电极附近的同极性注入较明显,而试样2内部的电荷注入较深。在低场强下,试样2内部积累的电荷量较少;而随着场强的增加,试样2内部积累的正电荷量变大,且电荷衰减速率较慢。此外,从XLPE的分子结构和结晶形态对2种材料的交联机理进行了探讨,研究结果为未来如何通过降低交联剂含量开发国产化高压直流电缆XLPE材料提供了新思路。     

500kV交联聚乙烯电缆系统

介绍西门子公司研制500kV交联聚乙烯(XLPE)电缆及其附件的情况。详细描述500kV XLPE电缆的结构特征，材料特性，制造工艺及测试结果。     

厦门±320kV柔性直流电缆输电工程电缆选型和敷设

厦门±320 k V柔性直流输电工程是目前世界上电压等级最高的柔性直流输电工程,该工程面临诸多难题。为此,探讨了该工程交联电缆及附件的选型原则、电缆运行温度、单段电缆长度、载流量截面、电缆敷设方式及交直流电缆共沟敷设等参数,为该工程构建中的技术难点提供了合理的解决方案。结果表明:当该工程中直流电缆运行温度取70℃时,电缆具有较好的绝缘性能;当电缆导体的截面积取1 800 mm2时,载流量为1 617 A,满足工程要求;当单段电缆长度取962 m时,可减少电缆接头、降低工程造价;电缆附件应选择现场注塑式;暂态和稳态情况下,采用交直流电缆共沟敷设可以满足安全稳定要求。     

高压直流电缆用交联聚乙烯介电性能的对比研究

为研究温度对直流电缆用交联聚乙烯绝缘性能的影响,选取了2种具有代表性的直流电缆用交联聚乙烯和1种交流电缆用交联聚乙烯进行对比研究。分别对其在不同温度下的直流电导率和空间电荷集聚特性进行分析。结果表明:在温度范围为20~70℃时,3种交联聚乙烯试样的直流电导率随着温度的升高呈指数增大,但电导活化能有差异,直流电缆用交联聚乙烯的电导率随温度升高的变化程度较小;交流电缆用交联聚乙烯以积聚负电荷占主导,而2种直流电缆用交联聚乙烯空间电荷的平均电荷密度较小。此外,3种材料在常温下的直流击穿场强差异明显;红外光谱结果表明直流电缆用交联聚乙烯具有更少的羰基基团。2种直流电缆用交联聚乙烯分别采用提高纯净度和引入无机填料2种方式,使直流介电性能得到了改善。     

中国交联聚乙烯绝缘高压直流电缆发展的三级跳: 从160 kV到200 kV再到320 kV

自2012年起,先后有±160 kV、±200 kV及 ±320 kV 交联聚乙烯（XLPE）绝缘的高压直流电缆投入了柔性直流输电工程应用或进入现场敷设。它们分别是：2013年12月投入运行的南澳三端柔性直流输电工程,采用37 km的±160 kV直流海底和直流陆地电缆,用于连接南澳岛大型风场与陆地电网;2014年6月投入运行的舟山±200 kV多端柔性直流输电工程,海底电缆总长度达到294 km;正在建设的厦门±320 kV柔性直流输电工程,电缆总长度21 km,计划于2015年12月投入运行。以上三项柔性直流输电工程的成功建设与运行,也使中国的挤出绝缘高压直流电缆在电压等级上实现了三级跳式的跨越。本文介绍了XLPE绝缘高压直流电缆研发过程中针对材料特性、空间电荷分布、脱气及测试方法等方面的研究成果。并简要介绍了三个电压等级电缆现有柔性直流工程中的应用情况。     

110 kV交联聚乙烯电缆的补修

湖南芙蓉变配套送出线路110 kV 交联聚乙烯绝缘电缆,由于敷设完未设置电缆标识,被在此施工的挖掘机意外损伤。电缆护套损坏的,采用刮掉石墨、打磨抛光、清洗、绕绝缘带、PVC 带方法修复;电缆铝护套破损进水的,先抽真空、充氮气、清除水分,再修复电缆绝缘屏蔽层、铝护套,最后修复电缆外护套;对于严重损坏、进水的,采用割掉部分损坏、进水电缆,制作电缆直通接头的方法处理,收到了满意的效果。     

电缆用交联聚乙烯结构的研究

本文对交联聚乙烯电缆绝缘用的三种低密度聚乙烯的结构采用GPC、13~CNMR、FT-IR、动态粘弹谱等谱析技术进行了分析,结果发现国产的Q200LDPE分子中含的支链种类和各种双键的含量与美国的4201和日本的510等相比存在比较明显的差别,造成了相应的交联聚乙烯结构与性能上的差异.     

66kV交流交联聚乙烯电缆线路改为直流运行的直流载流量

将交流电缆线路改为直流运行是提高电缆线路输送功率的有效途径之一,确定交流电缆的直流载流量对电缆的交流改直流运行意义重大。为此,采用解析法和数值法分析了空气中敷设66 kV电压等级交流交联聚乙烯(XLPE)电缆的直流载流量,开展了直流载流试验;同时采用数值法计算了直埋敷设2根平行排列交流电缆的直流载流量,并计算了电缆改为直流运行后的输送功率。计算结果表明:对于空气中敷设的交流电缆,采用解析法和数值法得到的直流载流量与试验测试结果基本一致(780 A);直埋敷设交流电缆的直流载流量约为710 A;当交流电缆改为直流运行的工作电压取57 kV时,其输送功率和原交流系统相等。上述结果验证了解析法在计算高压(66 kV)电缆直流载流量时的适用性,同时为后续66 kV交流电缆线路改为直流运行奠定了基础。     

110kV交联电缆接头的选型

1 概述自1984年广州供电局首次引进110kVXLPE电缆以来,其他供电局也陆续有所引进,与其配套引进的中间接头有统包型、模塑型、组装式预制型和整体预制型等种类。大部分的中间接头是绕包型,在运行中有些类型的接头已发生过故障,有的在做竣工试验时就发生击穿。本文阐述广州供电局及上海电缆输配电公司的110kV交联电缆的绕包型接头的击穿现象及     

500 kV电力电缆用国产交联聚乙烯绝缘材料性能分析

讨论了新型国产超净XLPE绝缘材料应用于500 kV交流电缆的适用性,首先分析了对应基料与进口基料在分子量以及分子链结构上的异同;然后对比研究了该国产绝缘材料与2种进口绝缘材料的电、热、力学性能,发现3种材料性能相当且均满足应用于500 kV电缆绝缘的要求;最后结合基料的分子链结构特性,认为在基料中引入更多的端基双键以提升交联效率,可能是后续国产绝缘材料提升的方向之一。     

高压直流交联聚乙烯电缆运行与研究现状

随着经济持续快速发展,世界各国电力能源需求快速增长,高压直流输电已经成为未来"智能电网"中的重要支撑。高压直流交联聚乙烯电缆作为构建直流电网的物理基础和关键设备,是直流电网研究与建设的重要基础。本文在总结直流电缆发展过程的基础上,对高压直流交联聚乙烯电缆的应用与运行现状进行了综述。针对交联聚乙烯电缆在运行中面临的空间电荷问题,综述了交联聚乙烯绝缘与电缆附件绝缘的研究现状与研究动态。     

220 kV高压交流电缆用交联聚乙烯绝缘材料的性能研究

采用熔融共混法制备了220 kV高压交流电缆用交联聚乙烯绝缘材料预混料,采用后吸收法工艺制备交联聚乙烯绝缘材料。研究了国产高压交流绝缘材料与同电压等级进口材料在杂质含量、力学性能、体积电阻率、热老化性能、加工工艺性能等方面的差异,发现相关问题及差距,对国内高压电缆材料研发有一定参考意义。     

交联聚乙烯电缆直流水树的试验研究

用直流电源试验研究交联聚乙烯电缆直流水树放电特性,对于进一步探讨水树放电机理以及研究XLPE用于直流电缆的运行可靠性具有重要的参考意义。作者进行的直流水树引发和成长的培养与相同条件下进行的交流水树培养的过程相对照,发现直流水树比交流水树难以引发(这里提出的水树都指电缆中气隙引发的蝶结水树),不仅如此,引发直流水树的形态和交流水树形态不同,可以明显区别叠加在原交流水树附近引发出的直流水树;染色后