基于有限元法的单芯电缆接头线芯温度计算

对电缆接头线芯温度进行监测可以有效评估电缆接头的状态,但直接测量线芯温度较为困难且容易破坏电缆接头结构,因此常通过表皮温度估算线芯温度。为提高电缆接头线芯温度计算精度,本文在有限元软件COMSOL中建立电缆中间接头的仿真模型,并进行电磁-热耦合计算。研究环境温度和负荷电流对电缆接头线芯和表皮温度的影响,并对各种工况下的仿真数据拟合分析得出由电缆接头表皮温度和环境温度对线芯温度的表达式,最终验证其有效性。该计算方法可以快速、准确地进行电缆接头线芯温度计算,为电缆中间接头温度的监测和状态评估提供依据。     

一起XPLE电缆中间接头故障解体分析实例

电缆中间接头因其复杂的绝缘结构,现场制作安装受工艺水平、环境条件、运行环境影响等已成为电缆运行的薄弱环节,特别是沿海地区高水位的运行环境,成为电缆中间接头故障的一个诱因。针对天津地区一起电缆中间接头事故,首先给出了电缆、电缆中间接头及保护动作情况,然后对电缆中间接头进行了解体分析,并分析了故障原因,最后给出了避免此类故障发生的具体措施。     

110 kV电缆护层中操作过电压的暂态特性分析

teristic 摘要： 近年来在110 kV电缆线路中, 发生多起断路器合闸时电缆接头爆炸的事故。文中选取一发生典型接头击穿故障的电缆线路, 使用PSCAD建立了该电缆线路的电磁暂态仿真模型。由于该线路中间接头击穿故障发生在电缆充电后。因此文中仿真了空载合闸时的电磁暂态过程。首先计算了电缆线路各个接头处的线芯过电压, 由于空载线路电容效应, 各个接头处线芯过电压逐渐升高。应用傅里叶变换对过电压进行频率分析, 线芯过电压中包含较多的1~2 kHz的高频成分。其次对线路不同接头处的护层电压进行计算, 可得电压最大值出现在靠近线路首端的接头护层处。与线芯过电压相比, 空载合闸时的护层感应电压中含有大量的1~3 kHz、超过10 kHz的高频分量。最后改变护层交叉互联与单端接地的联结方式, 计算可得各处护层电压出现较大变化, 最大护层电压有所上升。改变2种护层联结方式的顺序后, 其对应的接头护层处电压的高频成分含量也出现变化。由于大量的高压单芯电缆护层采用混合联结方式, 因此文中的研究结果对优化电缆护层的配置方式具有指导意义。     

新型35kV及以下预制绕包式电缆中间接头关键技术研究与产品研发

针对国内35 kV及以下配电线路中绕包式电缆中间接头的故障,通过分析电缆中间接头的材料、整体结构设计及安装工艺,总结现有绕包式电缆中间接头的不足之处,分别从电缆中间接头结构优化、绝缘材料以及带材等方面进行研究,设计新型预制绕包式电缆中间接头,大幅提升了35 kV及以下电缆中间接头的电气性能及安全裕度,简化安装工艺,从而更好地确保35 kV及以下配电线路的安全可靠运行。     

微间隙形状对电缆中间接头场强分布影响性研究

因近年来由电缆中间接头造成的电缆绝缘击穿、电缆爆炸的现象屡见不鲜,其中主要原因是局部场强畸变而引起的局部放电,而局部微间隙的存在是造成场强过于集中的主要因素之一,因此针对电缆中间接头存在不同形状的局部微间隙进行场强分析是有意义的。通过对含有局部微间隙的电缆中间接头进行有限元分析求解,结果表明微间隙存在,会使内部场强发生严重畸变,且场强的畸变程序与微间隙的面积成正比关系;微间隙的面积相同、形状不同时,对应的场强数值是不同的,圆斑状间隙比较于其它间隙形状时,内部场强数值最小,但应力锥处场强最大;而正方形状间隙,内部场强数值取到最大值。直接表明局部微间隙形状对场强分布是有显著影响的。     

一起35 kV电缆中间接头故障分析及对策研究

针对一起近期发生的35 kV电缆中间接头击穿故障,进行了故障接头解体检查和故障原因分析,指出了电缆中间接头压接管施工工艺存在严重缺陷,导致了压接管、电缆主绝缘及预制式接头之间存在台阶气隙,以及局部场强高度集中引起局部放电,最终导致中间接头绝缘击穿,提出了因施工工艺不当导致电缆接头故障的防范措施。     

基于Dolph-Chebyshev窗的电力电缆中间接头定位诊断

提出一种基于Dolph-Chebyshev窗的配电电缆中间接头定位改进方法。根据电缆传输线模型说明频域反射法（frequency domain reflectometry,FDR）的定位原理,建立定位仿真模型进行验证,通过仿真对比分析选择基于Dolph-Chebyshev窗的FDR改进方法;同时搭建电缆总长为20 m、接头位置为10 m的中间接头冷热循环受潮平台,探究其受潮发展规律;建立多接头仿真模型,探究接头在不同缺陷程度时的定位幅值关系。结合诊断模型,在2 800 m多接头10 kV XLPE电缆上进行验证。仿真及实验结果表明：所提方法能够准确定位各接头并有效识别出缺陷接头;验证了所提方法对电缆异常接头定位及诊断具有可行性。     

基于阻尼接头圆锯片耗能特性的研究

对一种新型的减振降噪阻尼锯片进行了介绍,提出结合面的"球-平板"接触模型。基于该接触模型和赫兹理论,弄清了该类阻尼接头锯片减振降噪的机理,推导出了球-平板法向接触能耗的计算公式,并通过有限元仿真研究得到了在法向载荷作用下阻尼接头应力分布云图,揭示了最大应力与接触半径之间的关系以及弹性势能的变化量,为后续阻尼接头锯片的优化提供了理论参考。     

JN型电力复合脂的应用

ＪＮ型电力复合脂的应用北京建材水磨石厂王立群在电力线路中，接触电阻发热是普遍存在的。在电力设备运行中，因电接头接触不良，造成的接头电阻发热危害很大，尤其在夏季更为严重。接触电阻发热的高温可造成接头氧化，使接触更为不良对设备形成严重损坏。过去普遍采用涂...     

考虑日气温变化的气体绝缘母线应力与位移数值计算与分析

为分析室外安装的气体绝缘母线(GIB)在日气温循环变化作用下由于外界环境的循环变化对外壳和导体机械特性的影响,采用顺序耦合有限元方法建立了包含梅花接头的离相气体绝缘母线热-结构耦合场计算模型,该模型基于正弦温度预测理论模拟气温时变特性并采用罚刚度接触算法模拟接头的热-结构接触行为;再基于该模型分析了不同气象温差下气体绝缘母线的外壳和导体应力和位移暂态特性。计算结果表明,接头触点由于接触压力和应力的集中而产生塑性形变,日气温变化会引起母线接头与导体对接深度的变化,从而有可能使部分接头因导体对接深度不足而失效。     

电缆线路中间接头绝缘缺陷电场仿真与放电小室局放检测研究

高压电缆作为输送电能的优选设备而被广泛应用,但其长期处于高压环境下,将会导致故障的发生。电缆接头是电缆中最为薄弱的环节,由于其制造过程的不严谨和长期运行与高压环境,将会产生诸多绝缘缺陷,导致局部放电。缺陷会导致内部场强的增加和温度的升高,将严重影响电缆的正常工作,甚至导致绝缘击穿引发巨大故障。为预防绝缘缺陷引起的故障,对电缆进行气隙,杂质和受潮3种典型的绝缘缺陷进行仿真分析,通过对比来得出不同缺陷对电场强度和电压的影响,接着对中间接头的典型绝缘缺陷进行了局部放电检测,结果显示即使微小的缺陷也会引起场强和电压的突变,从而导致绝缘劣化。     

基于ANSYS的户外高压隔离开关触头发热机理研究

针对户外高压隔离开关触头过热现象,对动静触头接触部分作了认真分析,将触头三维模型简化后,采用有限元软件ANSYS进行热稳定性仿真计算。分析发现,接触电阻大于100μΩ、接触电流高于400A时,触头接触部分易发热甚至过热;大电流流通时,接触面积变化越大对接触部分温升的影响越大;风速越大对触头散热的影响越平缓,环境温度变化值等同于相同条件下触头温升的变化值。通过触头温升试验验证了仿真分析结论。     

XLPE表面缺陷对电场及击穿电压的影响

电缆中间接头施工过程中易造成XLPE表面划伤、附着污染颗粒和表面受潮三种缺陷,为评估缺陷对接头运行性能的影响,建立了电缆中间接头XLPE绝缘片状模型,分析了不同缺陷下电场的变化,探究了不同缺陷对电场及击穿电压的影响程度。结果表明,XLPE在划伤时划痕处的电场产生严重畸变,为非划痕处的1.6倍;受潮时XLPE表面附着污染水中导电杂质越多,污染水的电导率越高,从而使其导电性能增强,电场强度变大,是同界面处非受潮部分的1.22~1.40倍;XLPE表面附着污染颗粒时,颗粒与其交界面处电场发生较严重畸变,是同界面无缺陷时的1.50倍左右,划痕对XLPE绝缘的电场影响最严重。通过试验结果显示正常无缺陷时的击穿电压为129.6kV,划伤缺陷的击穿电压为59.1kV,受潮缺陷的击穿电压为69.7kV,杂质缺陷的击穿电压为59.2kV,划痕对XLPE绝缘的击穿电压影响最严重。研究成果为探究不同缺陷对电缆中间接头XLPE绝缘性能的影响提供了重要依据。     

电站锅炉饱和蒸汽连接管爆管事故的分析及处理

针对一起母管制电站锅炉饱和蒸汽连接管爆管事故,从材料、管理、运行三个方面进行了分析,确定了事故原因为蒸汽母管内的过热蒸汽逆流进入锅筒,使饱和蒸汽连接管过热并引起材料强度下降,导致断裂爆管,最后提出了处理方法和相应的预防措施。     

电缆渗水缺陷模型及识别波形特征研究

电缆长期处于潮湿地下环境中,外部水分会渗入电缆内部引发绝缘故障,因而电缆渗水缺陷的研究至关重要。为实现电缆渗水缺陷精准定位,构建电缆中间接头及渗水缺陷模型,通过PSCAD搭建电缆传输线路计算模型,根据不同阻抗点特征波形分辨渗水缺陷;对含渗水缺陷电缆进行仿真,根据时域反射(TDR)定位原理确定渗水缺陷位置,并通过渗水缺陷定位试验进行验证。结果表明,TDR检测电缆渗水缺陷时会产生独特的反射波形,该波形与渗水缺陷在电缆中位置无关,但会因渗水量的不同改变其幅值与振荡频率,从而分辨出缺陷,达到精确定位的目的。     

基于有限元分析的GIS断路器温度场仿真研究

气体绝缘开关设备的工作可靠性对于保证电力系统的安全稳定运行具有重要意义。由于触头接触不良导致局部过热是引发 GIS 故障的主要因素之一。采用ANSYS Workbench软件,综合考虑集肤效应、涡流效应、重力作用、气体对流、辐射散热等因素,建立220 kV GIS断路器多物理场耦合模型,并研究负荷电流、环境温度、接触电阻对温度场的影响。结果表明：水平放置的断路器触头处温度最高,整体呈现上高下低,左右基本对称的温度分布规律;环境温度仅影响设备温度的绝对值,而负荷电流和接触电阻的增大直接影响欧姆损耗使温度升高;动静触头同轴度偏移引起接触电阻不均匀变化,有可能导致触头温升异常引发过热性故障。研究结果可为GIS设备温度监测及故障诊断提供参考。     

600MW超临界锅炉汽水分离器内压应力有限元分析

采用有限元方法对600 MW超临界锅炉汽水分离器进行应力计算,得出了汽水分离器进口连接管区域内压引起的机械应力分布规律和应力集中状况.计算结果表明,该区域存在着明显的应力集中现象,最大应力出现在筒体内壁靠近连接管椭圆孔长轴处,应力集中系数为3.48,筒体外壁同样存在应力集中,但应力水平比内壁低.汽水分离器各连接管的应力分布规律基本相同.将6根连接管与1根连接管时筒体的应力分布进行了比较,结果表明,接管数目的增加使汽水分离器应力集中更加明显.     

基于CWOA-BP的电缆接头阻水性能评估

为评估电缆接头阻水性,提出了一种基于CWOA-BP神经网络的电缆接头阻水性评估模型。对电缆冷缩接头进行阻水试验,选取电缆接头传感器上各项数据作为评估指标进行实例分析,并与BP、GA-BP、PSO-BP三种算法进行对比。仿真结果表明,新模型算法具有收敛速度快、预测精度高的优点,是一种有效可靠的电缆接头阻水性能评估模型。     

碳纤维复合芯导线股线应力有限元分析

考虑碳纤维复合芯导线的结构、材料特性,针对JRLX/T-315/40碳纤维导线进行了静力线形分析,并利用SOLIDWORKS软件建立导线实体模型,模拟分析了导线在实际运行过程中受到拉力、剪力和弯矩以及线夹的挤压力时外层股线与线夹接触部位的应力分布情况。结果表明,导线夹持区的应力集中部位主要在U型螺栓出口处和悬垂线夹出口处;在线夹出口处,T_0=0.15Tp时导线与悬垂线夹接触位置的外层中间一根股线的应力损伤最严重;在弯矩和拉力共同的作用下,碳纤维复合芯棒承担导线63%左右的应力,是碳纤维导线的主要承力部件。     

海上风力机高桩承台基础反应特性研究

采用ANSYS建立由实体单元、壳单元、杆单元和管单元组成的海上风力机高桩承台混合模型。对极端工况下高桩混凝土承台进行有限元分析,得到承台混凝土和钢结构应力分布模型。通过对不同荷载组合下混凝土拉应力超限区域分布对比得到海上高桩承台基础结构在风力机荷载作用下的反应特性。结果表明:桩基础结构应力主要受波流荷载影响,塔筒过渡段结构应力主要受风力机荷载影响。高桩承台基础最易发生破坏结构为混凝土承台,在风力机荷载和波流荷载联合作用下,混凝土承台拉应力超限区主要分布在法兰盘受压区混凝土和钢管桩管壁处填芯混凝土。风力机上部结构产生的风力机荷载使高桩承台迎水面填芯混凝土处和与中心法兰盘接触处的混凝土拉应力超限;在波流荷载作用下,该超限区中高桩承台与风力机塔筒连接处和迎水面填芯混凝土处的拉应力超限区域减小。