电缆中间接头温度场特性研究

电缆中间接头是线路运行中的薄弱环节,研究电缆中间接头的温度场分布特性,对电缆安全可靠运行具有重要意义。以10 kV三芯电缆中间接头为研究对象,分析了电缆中间接头径向和轴向的温度场分布特性,并研究了环境温度和负荷电流对电缆中间接头导体最高温度、中间接头表面温度和本体表面温度的影响规律,最后结合安全工况分析给出基于电缆接头表面温度判断其是否处于安全运行状态的依据。该分析结果可为电缆中间接头的运行状态监测及预警提供参考依据。     

110kV电缆中间接头载流能力计算与实验分析

为了评估110 kV电压等级电缆中间接头的载流能力,采用热路法分析了中间接头与电缆本体的径向导热差异,及中间接头轴向传热的影响范围。基于理论分析,建立了有限长中间接头1/2轴切面几何模型,利用有限元仿真工具,迭代计算了中间接头载流量。模拟空气敷设环境,进行了大电流温升实验,得到了中间接头局部温度分布规律。研究结果表明:中间接头径向温差大于电缆本体径向温差,对应中间接头径向热阻大于电缆本体径向热阻;中间接头轴向传热影响范围小,靠近中间接头的电缆本体导体温度轴向分布均匀;随着负荷增大,中间接头与电缆本体的导体温差增大;空气敷设环境下,考虑中间接头的110 kV电缆线路载流量降低145 A;采用有限长轴切面几何模型仿真计算中间接头导体温度,计算相对误差小于6%。该研究结果可以为电力调度及运行维护部门考量电缆中间接头对110 kV电缆线路载流量的限制作用提供参考。     

一起66 k V电缆中间接头局部放电故障的检测与分析

中间接头是输电电缆重要的附件设备,其功能是将几段电缆连接成整段的电缆线路,电缆附件的绝缘性能是电缆线路安全稳定运行的基础。针对目前高压输电电缆中间接头局放故障频发的现状,以一起66 k V输电电缆中间接头局放故障为例,详细阐述了局放故障的检测、处置和分析过程,并根据分析结果,提出预防管控此类故障、提高输电电缆运行可靠性的相应措施,为高压电力电缆运维工作提供参考。     

土壤直埋110 kV电缆中间接头稳态载流量仿真研究

针对目前没有成熟的交流电缆中间接头载流量校核方法,搭建了土壤直埋110 kV电缆中间接头和电缆本体稳态载流量三维仿真模型,利用有限元对比研究环境温度、土壤导热系数和敷设深度对电缆中间接头和本体稳态载流量的影响规律。结果表明：在不同环境温度、土壤导热系数和敷设深度下,电缆中间接头载流量始终小于电缆本体载流量,土壤导热系数为0.5 W·(m·K)^-1、环境温度为293 K以及敷设深度为1.75 m时的中间接头载流量相较于相同条件下的本体载流量减小了10.8%。因此,如按照电缆本体载流量校核电缆载流能力,将导致中间接头主绝缘处于加速热老化状态。为确保电缆长期稳定运行,建议以本体载流量确定电缆载流时应留有一定裕度。     

风电场35 kV电缆中间接头故障分析

电缆线路发生故障后对电网运行稳定影响大，因此分析电缆线路故障的原因，并采取预防改进措施，有利于提升电力生产运行的安全可靠性。针对某风电场35 kV集电电缆线路的中间接头出现的故障现象，进行了解剖和故障分析，指出了水气渗入可能是电缆中间接头故障的直接原因，并提出了预防解决措施。研究结果为电缆线路的设计生产、安装施工和运维检修提供了参考。     

基于有限元仿真的土壤直埋电缆中间接头稳态载流量计算

在运行过程中,电力电缆中间接头的温度通常会比电缆本体高,基于电缆本体温升不超过90℃而计算得到的稳态载流量会造成中间接头的损坏。对于土壤直埋直流电缆接头,利用有限元仿真软件构建三维模型对温度和载流量计算准确度较高,同时为简化计算过程,利用二维轴对称模块建立了接头的平面结构,并旋转形成中间接头的三维模型。对土壤中电缆接头和本体的温度和稳态载流量进行仿真计算,由本体确定的载流量会使接头导体温度高于最大长期允许温度值,不利于电缆长期稳定运行。水分迁移使接头周围土壤热阻增大,采用回填沙土可在一定程度上提高中间接头的稳态载流量。     

中压交联电缆接头复合界面受潮缺陷的诊断方法研究

电缆中间接头复合界面受潮是中压交联电缆的常见缺陷,在运行的过程中会导致界面表面电阻下降,进而产生沿面放电,逐渐降低电缆的绝缘性能,甚至直接导致电缆中间接头绝缘击穿事故,给电缆线路的安全稳定运行带来严重隐患。笔者根据电缆中间接头的结构特征建立了复合界面受潮缺陷的等效电路模型,仿真分析了不同程度受潮缺陷下,注入脉冲信号的时域反射波形图谱及其典型特征。提出了一种采用基于注入脉冲信号时域反射波法检测与定位电缆中间接头复合界面不同程度受潮缺陷的方法,并通过工业应用案例验证了该方法的有效性。     

一种可延长双拼接电缆中间接头的研究与应用

在10kV配电网系统中,特别是市政电缆沟不完善的地区,直埋敷设是一种常用的敷设方式。直埋电缆受运行时间、线路环境等影响,电缆很难拖动。当电缆中间接头或者电缆本体故障时,需要切除损伤的电缆,导致现场原有电缆长度不够,无法通过安装一个电缆中间接头来完成修复,为克服电缆中间接头的技术不足,提出了一种可延长双拼接电缆中间接头,能够短时间、低成本解决故障电缆的连接问题,具有一定的实用性和经济性。     

冷缩式中低压电缆接头的改进

简要介绍了传统冷缩式中间接头进水的原因,分析了绕包式和预制式中低压电缆接头的优点,进而提出了改进型冷缩式防水中间接头的设计方案。利用COMSOL有限元分析软件,建立分析模型,并进行了试验验证,解决了电缆中间接头因进水引发的故障跳闸问题。实现电缆内外双向可靠防水,保障电缆线路在电缆线芯进水情况下和泡水环境中安全稳定运行。     

一起35kV电缆冷缩绝缘接头故障原因分析

<正>据统计,电缆附件故障占电力电缆故障的70%~([1-3])。作为连接装置的电缆接头,其质量直接影响供电可靠性。电缆接头在制作和运行中都应具有良好的密封性,并能承受一定的机械应力,能满足电缆线路在各种状态下长期安全运行的要求。电缆接头结构复杂、电场集中,终端与电缆的连接制作必须在现场进行~([4-6])。电缆冷缩中间接头以其整体预制式设计,具有适用多种线径、绝缘性好、耐高温及酸碱性、安装便利、无需专用工具等     

中压异径电缆中间接头的选择

随着城市规模的不断发展和扩大,电缆线路延伸、配电网改造和电压升级等原因,经常碰到不同截面的电缆相互连接的情况,从而产生了异径中间(连)接头。对异径中间接头产生的原因及处理方法进行了分析,并提出了导体连接管及中间接头(本体)的选择。     

三芯电缆接头温度场计算

电缆接头是电缆线路运行中的薄弱环节,接头的绝缘状态与接头内部的温度直接相关,研究三芯电缆接头内部温升具有重要意义。首先,建立了三芯电缆接头及本体的3维模型,根据接头不同部位的形状采用不同的剖分方式,并将不同形状的网格通过网格耦合进行连接。然后,在考虑接头接触电阻情况下研究了模型中电缆本体的长度对接头温度分布的影响,选择合适的电缆本体长度,并仿真了三芯电缆接头模型的稳态和暂态温度场。最后,在三芯电缆接头温升试验平台开展试验,比较了接头内部温度的测量值和仿真值,相对误差不超过9%。结果表明该文建立的三芯电缆接头模型计算结果准确,可满足工程应用需求。     

含防爆盒的三芯电缆中间接头散热性能及载流量研究

为了避免电缆遭受外力破坏,防止中间接头故障后蔓延至临近电缆,电缆中间接头需加装防爆盒,如此势必延长中间接头热传导的路径,影响其散热性能。为了进一步探究配电网三芯电缆中间接头加装防爆盒后的温度及载流特性,本文以20kV三芯电缆中间接头为例,建立考虑接触电阻的三芯电缆中间接头磁-热耦合模型,计算了289A电流下含防爆盒的中间接头温升,对比运行数据验证了仿真计算的准确性,然后进一步分析了防爆盒对中间接头载流量的影响规律。结果表明：防爆盒内的空腔会大大降低中间接头的散热性能,相比于电缆本体时,载流量约下降37.1%,而灌注环氧树脂ab胶后,可以大幅度增强中间接头的散热,相对于未灌胶时载流量提升近41.1%。研究结果可为防爆盒的设计及中间接头运维的制定提供参考,有益于电缆的安全稳定运行。     

一种电缆本体恢复技术及应用研究

在配网设备故障中,电缆中间接头故障率占50％以上,降低其故障率是提高配网供电可靠性的关键.采用电缆本体恢复技术实现电缆中间接头连接,具有以下优点:等径和异径恢复;连接牢固,电导率高;径向电场均匀分布,电能损耗小、载流量高;接头处弯曲半径小,可拖动;寿命长,与电缆同寿命.该电缆本体恢复技术具有可靠性高、故障率低等优点,可有效降低因电缆接头故障而造成的经济损失.     

工作温度和绝缘温差约束下的高压直流电缆接头载流量计算

中间接头是高压电缆线路运行中故障多发的薄弱环节,电缆系统的载流量会因中间接头的结构特点而受到限制。直流下电缆载流量的约束条件与交流不同,不能直接依据交流电缆中间接头载流量的计算方法。为此,文中以直流电缆中间接头的温度场计算等理论研究为基础,提出以接头导体最高允许工作温度和绝缘层内外表面最大允许温差为两个约束条件,确定高压直流电缆中间接头载流量的方法。通过案例分析,将文中方法与IEC 60287标准计算的载流量进行了对比,并就环境温度对载流量的影响进行了分析。结果表明,中间接头的确是电缆系统载流量计算限制条件之一。两个约束条件下的载流量与环境温度的关系曲线将相交于一点,当环境温度小于该点对应温度值时,接头载流量的决定性约束条件为绝缘层内外表面最大允许温差;当环境温度大于该点对应温度值时,接头载流量的决定性约束条件为接头导体最大允许温度。研究结果可为直流电缆系统运行与载流量设计提供参考。     

10kV XPLE电缆中间接头缺陷电场仿真计算

中间接头故障是10 k V XPLE电缆运行中最常遇到的问题,中间接头制作过程中存在的缺陷是影响其运行寿命的一个重要因素。基于有限元法,以Ansoft Maxwell 12为求解工具,对电缆中间头制作过程中存在的影响中间接头运行安全的因素进行了定量分析计算。得到了不同缺陷情况下中间接头的电场分布情况,所得仿真计算结果可以为电缆中间接头制作工艺水平的提高提供参考依据。     

110 kV电缆中间接头的开/合闸过电压仿真

110 kV电缆线路近年发生过多起断路器跳闸检修后在再次合闸送电时电缆接头爆炸的事故,为寻找接头故障原因,研究了电缆中间接头在断路器开合闸过程中的过电压特性。首先建立中间接头的RLC等效模型,在PSCAD软件中搭建含有中间接头的电缆线路模型,分析开合闸相角、电缆长度和接头数量对接头过电压的影响,找出过电压最严重的接头;再利用ANSYS软件仿真过电压最严重的接头内部电场分布情况。仿真结果表明:B、C相线路60%～75%处的接头过电压较为严重;且开合闸过程中接头屏蔽层的电压含有超过40 kHz的高频分量;接头内部硅橡胶与交联聚乙烯界面场强最大值和高压屏蔽管端部场强最大值均比没有过电压时增加1倍,界面场强最大值超过了安全阈值。在断路器跳闸后合闸送电的过程中,断路器的不同期合闸使得接头承受多次过电压造成的复合界面和高压屏蔽管端部场强的突增以及屏蔽层的高频振荡,容易引发接头故障。     

110 kV电缆中间接头的合闸过电压仿真研究

近年来发生多起110 kV电缆中间接头在断路器合闸时爆炸的事故。为研究110 kV电缆接头在断路器合闸送电时的过电压特性,首先建立了电缆中间接头的RLC等效模型;然后在PSCAD软件中搭建含有中间接头的电缆线路模型,分析合闸相角、电缆长度、接头数量对接头过电压的影响,找出过电压最严重的接头;再利用Ansys软件仿真过电压情况最严重的接头内部电场分布。结果表明:B相线路60%～90%处的接头过电压最严重;合闸过程中接头屏蔽层的电压含有超过40 kHz的高频分量;过电压最严重的接头内部硅橡胶与交联聚乙烯界面场强最大值和高压屏蔽管端部场强最大值均比没有过电压时增加1倍,界面场强最大值超过了安全阈值;且断路器的不同期合闸使得接头承受多次过电压造成的复合界面和高压屏蔽管端部场强的突增以及屏蔽层的高频振荡,容易引发接头故障。     

基于风险评估的高压电缆巡检周期优化模型

高压电缆日常巡检与消缺工作能够及时发现并消除电缆故障隐患,是降低故障率的有效措施。但忽略风险差异的定期巡检方案会导致人力资源被浪费在不必要的检查与测试环节。为了保证电缆可靠运行且兼顾经济性要求,该文提出了基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法。首先针对历史故障数据,提出了一种高压电缆故障数据记录方法,计算电缆故障频率。其中将电缆线路按照巡检目标分为电缆通道、本体、中间接头、终端与接地系统五部分,并引用失效危险指数(IFC)模型计算各部分的故障频率;之后结合线路故障修复时间与线路重要性,计算电缆线路各部分的风险;并考虑电缆系统运行风险阈值,针对不同线路各部分的风险差异实现巡检周期优化计算。以某地区电缆线路为例应用上述方法,结果表明:基于IFC模型的故障频率计算方法无需人为干预,且在故障样本较少的条件下仍能产生有效结果;基于风险评估的巡检周期优化方法能够合理制定巡检方案,有效降低电缆运行风险,优化后电缆系统风险可降低70%。     

一起220 kV电缆预制式中间接头击穿故障及其原因分析

通过一起发生在220 kV电缆线路上的电缆预制式中间接头击穿故障和在故障抢修过程中,同批同规格的中间接头备品在正常预扩张中开裂情况,进行了检查、试验和原因分析,根据故障中间接头的三元乙丙橡胶绝缘件开裂的外表现象和解剖后的放电痕迹分析,该中间接头在运行过程中绝缘件突然开裂是引起放电击穿的主要原因;同时提出备用的中间接头在正常扩径后开裂的三元乙丙橡胶绝缘件,其绝缘老化试验前后的断裂伸长率较低,直接降低了中间接头机械强度,引起备品接头整体绝缘件发生开裂。