110 kV XLPE电缆缓冲层放电灼伤问题的理化分析与仿真研究

对110 kV及以上高压XLPE电缆线路改造时,频繁发现电缆缓冲层存在疑似放电灼伤缺陷,其原因尚无定论。为探究该缺陷是否为放电产生,文中首先对缺陷进行了形貌特征观察和元素成分表征,然后对阻水带电阻率进行测量,最后利用有限元软件对电缆进行三维电场仿真,研究了缓冲层间隙、阻水带电阻率、过电压等因素对缓冲层场强的影响。研究结果表明:缓冲层存在间隙、阻水带电阻率增大、过电压入侵等因素会使缓冲层场强增大,易造成缓冲层放电现象。     

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。     

内置测温光纤导致的高压电缆本体故障解析

近年,国内交联聚乙烯高压电缆本体故障比例有所升高,主要原因之一是铝护套与外半导电层之间的缓冲层有白色粉末析出,导致接触电阻增大从而引起缓冲层烧蚀。结合连续两次发生的由内置测温光纤导致电缆本体故障的案例,通过电缆解体分析、光纤外皮绝缘检测和耐压同步局部放电等方式,发现外护套为绝缘材质的内置光纤将进一步加速白色粉末析出,产生悬浮电压导致电缆故障。建议采用局部放电在线检测、X光检测等方式开展疑似电缆的日常检测工作。     

高压XLPE电缆缓冲层缺陷研究现状综述

高压交联聚乙烯电缆因缓冲层缺陷引发的故障频发,已严重威胁到电力系统的安全运行。本文首先介绍了缓冲层的基本结构和作用,并在此基础上梳理了目前国内外对于缓冲层失效的相关研究;其次从缓冲层的材料特征和内部结构等角度结合电场仿真来分析缺陷发生的主要原因;之后对缓冲层缺陷中出现的白色粉末绝缘性能和理化特征进行总结,并提出其形成机理;最后对缓冲层缺陷的检测手段进行汇总,提出使用计算机断层成像技术对电缆缓冲层缺陷进行检测以弥补现有检测手段的不足,并建议对铝护套及缓冲层的材料或结构进行优化,以预防缓冲层缺陷的生成。     

高压电缆缓冲层的设计与工艺研究

高压与超高压交联电缆金属护套与电缆缆芯之间的缓冲层是电缆的重要组成部分,对电缆的机械、热性能具有重要的影响。为研究缓冲层对电缆性能的影响,分析了不同的阻水带的热阻特性与工艺特点,对国产两种同型号不同厂家的电缆进行了对比温升试验,最后讨论和分析了现在国内外高压交联电缆缓冲层的结构与工艺特点。研究表明,具有不同结构与材料的缓冲层,对电缆本体的热阻有显著影响,也对电缆载流量有着很大的影响。在此基础上,对国产电缆的缓冲层设计与工艺提出了一些建议。     

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.     

基于硅橡胶基调控的高压电缆缓冲层缺陷修复研究

近年来，缓冲层放电造成的电缆本体击穿事故，对线路的运维检修提出了新的挑战，但目前鲜有抑制缓冲层放电的缺陷修复方法。制备含导电炭黑的加成型硅橡胶作为修复液，将其注入电缆气隙层后，对其修复缓冲层电气性能的情况展开研究。采用场发射扫描电子显微镜和电阻测量装置，从介观和宏观层面分析修复液的导电机理；同时建立高压电缆三维数值仿真模型，分析修复液注入体积以及电导率参数对缺陷电缆修复前后电场分布的影响；最后开展真型电缆局部放电试验，对比缺陷电缆在修复前后的局部放电情况。结果表明：当修复液电导率小于10^-5 S/m时，电场强度主要受接触界面边缘曲率影响；当修复液电导率超过10^-5 S/m后，其能够在绝缘屏蔽与铝护套之间构筑良好的导电通道，减小放电烧蚀的风险；修复液注入缺陷电缆后，能够显著抑制缓冲层放电现象，恢复缓冲层的电气性能。     

基于阻抗评估电缆缓冲层间隙状况的实验与分析

为了研究高压电缆缓冲层的间隙状况与缓冲层阻抗的相关性,分别建立高压电缆缓冲层间隙模型和电缆的外屏蔽层端部至铝护套端部的分布式电路模型。通过Simulink平台分析不同缓冲层间隙状况下的缓冲层阻抗变化规律及原因。设计并搭建高压电缆缓冲层阻抗的实验平台,对6条不同间隙状况的目标电缆进行实验分析。结果表明:优质的、紧密接触的电缆缓冲层阻抗曲线均为向内凹陷的平滑抛物线,在端口电压为10 V时,其缓冲层阻抗值小于150Ω;劣质的、较为松动的电缆缓冲层阻抗曲线无固定规律,在端口电压为10 V时,其缓冲层阻抗值大于200Ω。实验结果可供电缆质量评估与安全投运提供参考。     

基于LSTM算法的高压交联电缆线路振荡波局部放电检测方法

高压交联电缆线路承担的高电压、大容量电力输送任务存在复杂性。针对线路振荡波局部放电检测准确度较差,难以进行缺陷定位的问题,提出基于长短期记忆（LSTM）网络算法的高压交联电缆线路振荡波局部放电检测方法。应用振荡波电压法搭建高压交联电缆线路振荡波局部放电检测框架。基于小波包分解算法,提取典型局部放电信号特征,通过LSTM网络算法识别与检测振荡波局部放电信号,消除局部放电信号中的噪声。根据原始振荡波与反射振荡波到达测试端的时间差,结合振荡波传播速度,确定高压交联电缆线路缺陷位置,实现电缆线路振荡波的局部放电检测。试验结果表明,所提方法的局部放电信号识别准确度更高,电缆线路缺陷定位更精准,实际应用性能较佳。     

高压交联电缆缓冲层烧蚀缺陷检测方法研究北大核心CSCD

近年来,国内频繁出现高压输电电缆缓冲层烧蚀缺陷或故障,缓冲层烧蚀缺陷已成为影响输电电缆本体安全运行的重大问题,但目前电力部门对此类缺陷尚无较好的检测方法。文中在分析输电电缆缓冲层作用、类型及参数要求的基础上,对半导电阻水缓冲带和铜丝纤维编织布两种缓冲层结构进行了烧蚀缺陷的特征分析,并以两条故障电缆线路为研究对象,采用高次谐波法、宽频阻抗法、X射线检测法进行了检测方法的探索性试验研究。经研究分析,发现半导电阻水缓冲带和铜丝纤维编织布缓冲层结构的烧蚀缺陷虽表征现象相似,但引起烧蚀的原因不同。高次谐波法的现场实际检测结论没有针对性,难以指导生产应用;宽频阻抗法测试的阻抗波动重复性不佳,对局部缺陷点的定位效果不好;X射线成像技术对电缆缓冲层烧蚀缺陷具有一定的检测效果,但铜丝纤维编织布及铝护套等金属物质对烧蚀缺陷的灰度对比影响较大。     

电缆局部放电在线检测方法的分析比较

简要地介绍了国内外几种电缆局部放电在线检测方法的原理和特点，并进行了简单的分析和比较。结合国内外电缆局部放电在线检测方法的研究和应用情况，提出了当前(交联聚乙烯)(XLPE)电缆局部放电在线监测技术存在的问题以及今后需要进一步研究开发的技术。     

交联聚乙烯电缆绝缘交联度径向非均匀性探讨

在交联聚乙烯电缆交联度测试中,热延伸法测量表明,高压交联电缆绝缘内层的延伸率大于外层,说明绝缘内层的交联度小于外层,但凝胶含量试验方法的测试结果却与热延伸试验的结果完全相反,通过分析认为是内、外层绝缘结晶形态和结晶度的不同导致了凝胶含量试验法测试交联度的不准确性;此外,通过物理机械性能试验,发现绝缘内层的抗拉强度和伸长率小于外层,这些结果说明电缆绝缘交联度存在径向的非均匀性。     

高压交联聚乙烯绝缘电缆线路中的预制式电缆附件

介绍了电缆附件的分类和预制式电缆附件的结构,通过分析高压交联聚乙烯绝缘电缆(XLPE电缆)及其附件的电场分布,详细叙述了预制式电缆附件的优化设计方案,并给出应力锥面曲线的计算公式,介绍了预制件加工成型的过程,同时指出:应注意选用材料的性能,对安装过程中剥切绝缘层、表面打磨、过渡面处理以及绝缘表面的硅脂涂抹等工艺均应严格把关,才能保证预制式电缆附件在XLPE电缆线路中得到有效的应用.     

关于高压XLPE电缆的绝缘厚度

就电缆绝缘厚度设计方法、XLPE电缆绝缘减薄的技术发展作了概述。针对110kV、220kVXLPE电缆绝缘厚度国内外存在的差异，从工程选用到全面对待提出了建议。     

XLPE电缆交流工况下雷电冲击作用的起始放电特性实验研究

应用针—板电极系统模拟高压交联聚乙烯（以下简称ＸＬＰＥ）电缆绝缘中的杂质和半导体层中的凸起物等因素引起的电场不均匀现象,通过实验探讨了在交流电压和冲击电压共同作用下ＸＬＰＥ电缆电树枝老化时起始放电电压特性。     

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%。     

国产高压XLPE电缆绝缆中允许杂质尺寸的试验研究及方法

电树枝是影响XLPE电缆长期老化性能的重要因素,而确定高压XLPE电缆绝缘层中允许的最大杂质尺寸对于保证其长期老化性能是很重要的。本文利用针电极模拟杂质对从国产220kVXLPE电缆绝缘中所取得的试样进行了相关试验,得到电树枝起始电场强度约为270kV/mm,而杂质尖端最小曲率半径约为10μm。通过计算得到对于220kVXLPE电缆,杂质的最大允许尺寸约为130μm。这一结果与国家标准规定的允许杂质尺寸125μm基本符合,这一试验方法可以用于高压XLPE电缆中允许杂质尺寸的研究。