Application of a novel polypropylene to the insulation of an electric power cable

Cross‐linked polyethylene (XLPE) has been widely adopted as insulating material for high‐voltage power cables up to 500 kV. Further improvement of electrical and thermal properties on insulating material is required in order to increase cable operation efficiency. Therefore, the development of novel insulating material possessing high thermal properties will be necessary. Recent progress of catalysis technology contributes to obtain new polymeric materials which may be applied to electrical insulation. The authors investigated the basic properties of newly developed stereoregular syndiotactic polypropylene (s‐PP) which is synthesized with homogeneous metallocene catalyst. Though recycling of cross‐linked polymers such as conventionally used XLPE may be difficult because of their poor heat deformation, the s‐PP which is not cross‐linked must be suitable for recycling. A series of experiments on its physical and electrical properties gave the following results.

• (1) s‐PP has sufficient flexibility compared with isotactic polypropylene (i‐PP ).
• (2) Both AC and lightning impulse breakdown strength of s‐PP in spite of no cross‐linking are superior to those of XLPE in the temperature range from 25 to 90 °C.
• (3) Degradation by copper of s‐PP is less than that of i‐PP.
• (4) s‐PP/VLDPE blend shows sufficient brittleness temperature for use.

These results suggested that s‐PP should serve as insulating material for power cables at higher‐temperature operation. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 146(1): 18–26, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002//eej.10210     

极性反转电压下非线性电导硅橡胶复合材料电荷积聚特性

直流电缆附件是直流输电系统的薄弱环节,为研究非线性电导对极性反转电压下电缆附件硅橡胶绝缘电荷积聚特性的影响,通过添加SiC颗粒制备具有非线性电导的硅橡胶复合材料试样,利用三电极法和表面电位测量系统获得试样的电导率和表面电荷特性。实验结果表明：由于试样中SiC晶粒的晶格振动引起载流子晶格散射,高温会造成试样电导率降低;试样表面电荷平面分布特性表明,电晕电压极性反转后,平板试样内部残留的原极性电荷与表面的异极性电荷提高了局部电场强度,使试样的电导率升高,加速了表面电荷向试样内部迁移和异极性电荷中和过程,抑制了表面电荷的积聚。     

控制电缆屏蔽层接地方式探讨

介绍了发电厂控制系统中，采用屏蔽型控制电缆抑制电磁干扰(EMI)的重要措施。提出良好的屏蔽，仅靠电缆屏蔽层是不够的，重要的是选择正确的屏蔽层接地方式、接地点数和接地点位置。     

应用第2代高温超导体的冷绝缘超导电缆输电导体层间均流技术

冷绝缘高温超导电缆的导电层一般设计为多层结构以满足大电流载流特性,但伴随层数的增加,超导体上的集肤效应会引起电缆输电导体各层电流分布不均匀的问题,从而造成电缆损耗增加和传输性能下降。采用基于动态惯性权重因子的粒子群优化算法,提出了电缆导体层电流层间均流优化的设计方法。应用第2代高温超导材料钇钡铜氧涂层导体,通过建立超导电缆的等效电路模型,考虑电场、磁场等约束因素,对一根1km长,110kV/3kA等级的冷绝缘高温超导电缆进行优化设计,获得了电缆本体结构参数及输电导体层和屏蔽层的电流分布。比较优化前后层电流的结果可知,优化后超导电缆各导体层电流与平均电流相比最大不平衡率小于3.5%,各屏蔽层电流达到均布,较好地实现了电缆各导体层电流均匀分布的优化目标。最后,超导模型样缆载流特性实验也验证了优化设计方法的有效性。     

电力电缆故障测试流程及相应案例分析

在介绍电缆故障分类及常用测试方法的基础上,总结了多年的现场电缆故障测试经验,提出了一套完整的故障测试流程,该流程综合分析了现场实际中的各种情况,逐一提出了相应的故障测试方法,并依据流程的每一步骤分析了大量现场案例。通过应用该流程,能极大缩短现场电缆故障查找时间。     

电力运行电缆路径探测新方法研究

针对传统的电缆路径探测方法存在接线复杂、外界干扰大、不能满足目前工作需要等问题,阐述了电磁感应新方法的探测原理、运行电缆的信号发射和运行电缆路径探测(信号接收)方法,提出了该探测新方法在实际操作中的注意事项.分析结果表明,该探测新方法适用于电磁干扰强、环境较复杂的情况或电缆敷设密集的区域,能大幅度减少探测的盲目性,提高工作效率,减轻工作人员的劳动强度.     

10 kV电缆接头局部放电在线监测系统研究

介绍了一种基于LabVIEW的10 kV电缆接头局部放电在线监测系统。分析了电缆接头局部放电的产生机理,并对测量局部放电电流的宽频带电流互感器的传输特性进行了分析计算,确定了一种在测量过程的电磁感应环节就可有效抑制噪声信号的局部放电电流互感器。在线监测系统在现场安装后,设备运行良好,LabVIEW监控平台能够时刻监视局部放电信号,能够精确地对电缆接头进行在线监测。     

一种电缆载流量及温度参数的换算方法

介绍了在已获得一种环境温度下的载流量值及相关温度参数(通常是测试获得)之后,通过换算来获得相同敷设条件不同环境温度下的载流量及其相关温度的方法。避免了传统计算方法中热阻难以准确获得的麻烦。     

以电场特征理解电缆终端气隙的局部放电发展机理

为了研究气隙缺陷导致电缆终端绝缘失效的机理,基于电场分析探讨了终端气隙的局部放电发展过程。建立了终端气隙缺陷的有限元模型并进行了电场理论计算,阐述了气隙对终端电场分布的影响并分析了气隙沿电缆轴向和径向的电场强度特征,讨论了气隙参数与终端气隙内电场强度最大值之间的关系。进而,通过实验终端电热老化实验中的局部放电检测发现,运行条件下终端气隙缺陷放电迅速发展,在不同的老化阶段表现出不同的放电特征。同时,观察老化前后的气隙缺陷发现,老化后气隙内的绝缘毛刺被烧蚀,通道狭长平滑。结合气隙的电场特征分析说明,半导电层截断位置集中的电场导致此处的气隙更容易发生局部放电,而放电表现出的阶段性差异与气隙通道的逐渐贯穿密切相关,通过简化的放电模型可以描述气隙的放电发展机理。     

基于混沌 — 分形理论的XLPE电缆老化特性研究

通过研究交联聚乙烯（XLPE）电缆电老化过程中的情况,利用混沌 — 分形理论分析比较了各老化阶段的局部放电脉冲波形的混沌特性,通过编程计算比较波形的关联维数和Kolmogorov熵,得出不同的电老化阶段XLPE电缆中的局部放电脉冲波形具有不同的混沌特性,为XLPE电缆老化诊断提供了新的依据。