一起由接地工艺引起的 220 kV 高压电缆故障分析

以某220 kV高压电缆线路故障为例,分析了电缆的放电通道和施工工艺等问题,最后对电缆接头的接地工艺进行了探讨。对故障的电缆进行解体后,发现电缆接头的铜壳与铝护套间的焊接工艺不规范,接头两侧的焊点处存在接触面积不足、虚焊、脱焊等现象。由于电缆铜壳未能与铝护套有效连接,导致铝护套与铜壳在运行中长期存在异常放电。此外,这种接地情况导致本该从铜壳流走的电流,会从绝缘预制件外表面缠绕的薄铜网中流过,并在接触电阻较大的铝护套断口附近引起发热。长期发热会逐渐灼伤电缆本体,并最终引起绝缘击穿故障。     

平滑铝护套高压电缆的性能研究

结合目前国内高压电缆系统运行需求,就皱纹铝护套与平滑铝护套两种电缆产品对电缆载流能力、感应电势、短路电流、可靠性以及弯曲性能等进行研究。得出平滑铝护套高压电缆的载流能力优势明显,可靠性提升,弯曲性能与皱纹铝护套电缆相当。     

SSLB500型高压电缆铝护套立式双轴连续包覆机的研制

金属护套是交联聚乙烯绝缘高压电缆的重要组成部分,介绍了高压电缆铝护套现有生产工艺及设备的特点;基于四通道连续包覆工艺,开发了SSLB500型高压电缆铝护套立式双轴连续包覆机,检测了挤出铝护套的尺寸和性能,分析了生产数据.研制结果表明:基于数值模拟优化结果设计的工模具结构合理,铝护套成型圆度达到99％,厚度偏差在±5％之...     

高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀机理

近年来,高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀故障频发,引起了行业内广泛关注。为了探索缓冲层烧蚀机理,搭建简化试验平台并对应电缆实际运行工况条件,开展了对比试验研究;同时,基于110 k V电缆典型结构建立轴向有限元仿真模型,按照阻水缓冲带的实测性能参数进行赋值;最后调节波纹铝护套与缓冲层的接触形式,开展了电势及电场分布模拟分析。研究发现:缓冲带受潮将导致其电阻率增大,介电常数升高,并在外加电流下引发白色物质生成;白色物质中包含阻水粉成分及铝反应产物,其不导电性易导致铝护套与绝缘屏蔽之间电气接触不良;当阻水缓冲层与波纹铝护套连续接触不良的轴向长度达到0.4m,在尺寸为0.1mm气隙中的场强已超过3 k V/mm,足以引发放电。缓冲层受潮是发生烧蚀故障的主要原因,缓冲层与铝护套的间隙也会影响气隙放电的发生,因此建议高压电缆在制造和施工阶段应避免缓冲层受潮,同时应严格保障缓冲层与铝护套有效连续的电气接触。     

一种基于石墨注入的高压电缆缓冲层修复方法研究

近年来，高压电缆缓冲层烧蚀故障频发，为解决这一问题，本研究建立XLPE电缆仿真模型，研究不同电阻率下缓冲层的电场分布特性；基于故障机理提出了缓冲层修复方案与全套现场修复工艺，分别对长度为1.2 m和6 m的220kV高压交联聚乙烯故障电缆进行修复试验，并从接触电阻与电容电流两个角度对修复效果进行评价。结果表明：随着缓冲层体积电阻率的升高，缓冲层与铝护套之间电场畸变严重，极易引发局部放电，从而引起电缆故障；而随着缓冲层体积电阻率的下降，缓冲层与铝护套间的电气连接逐渐恢复，电场分布趋于均匀。注入导电修复介质后，缓冲层与铝护套之间的电阻下降幅度可达41.67%，表明缓冲层与铝护套电气连接性能得到恢复。     

一起500 kV电缆外护套放电故障分析及防治措施研究

交联聚乙烯由于其电气性能、结构轻便等优势被广泛应用于高压交直流电缆绝缘领域,但是近年来因电缆故障导致的停电事件呈现出逐年增多的趋势。文中针对某水电厂主变压器空载充电过程中存在的500 kV交联聚乙烯电缆外护套对夹件间隙放电的问题。首先,利用ATP-EMTP仿真软件建立了全厂一次设备电磁暂态仿真分析模型,对导致电缆铝护套放电现象的故障原因进行了分析;然后,对不同种类的故障治理措施进行比较;最后,提出了针对性解决方案。     

皱纹铝护套对高压电缆传输线参数影响的有限元分析

高压单芯电缆的结构会改变其传输线参数,常用的解析模型均认为电缆护套为平滑结构。利用有限元法研究了电缆皱纹铝护套结构给传输线参数带来的影响。文章阐述了电缆传输线参数的基本概念以及通过有限元法进行仿真计算的过程,针对平滑铝护套、无重力影响的皱纹铝护套以及重力影响下的皱纹铝护套电缆结构进行了传输线参数对比计算,计算结果表明皱纹结构增大了特征阻抗和衰减,降低了传播速度,而重力影响下的皱纹结构对参数影响更显著。     

高压单芯电缆外护套烧蚀故障分析

正高压单芯电缆的接地系统一旦出现问题,其外护套将会产生环流或者悬浮电位,从而引发事故,对电缆造成严重危害。针对一起110 k V高压单芯电缆现场交接耐压试验外护套烧蚀事故,全面深入地调查事故现场,分析了外护套环流和悬浮电位放电的成因及机理,并结合现场及试验的具体数据客观剖析电缆外护套烧蚀事故的原因。考虑电缆现场交接试验及安全可靠运行的要求,提出预防高压单芯电缆接     

110 kV XLPE绝缘电力电缆局部放电的探讨

建立了110 kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆皱纹铝护套松动时的放电模型,并利用时域有限元电场的方法分析了110 kV的电缆耐压试验时,在电压相位过零点时的放电现象。     

连续包覆挤铝技术的研发与应用

根据CONFORM工艺可以生产出无缝铝管的原理,认为电缆的铝护套可以结合康仿工艺和压铝机的特点,开发一种全新的铝护套生产工艺,实现真正意义上的连续生产。皱纹铝护套是高压电缆的重要组成部分,具有防水作用,保证电缆的绝缘层在任何场合下不受外界潮气的侵入,延长电缆的使用寿命。在电缆的敷设运行过程中,金属铝护套电缆还要求承受≥500kg/m的侧压力,起到铠装层作用。另外铝护套还具有静电屏蔽、导通故障电流等作用。所以,皱纹金属套的质量对于高     

低气压氮气中放电形式转化的研究

目前广泛采用介质阻挡放电来获得大面积的均匀放电,但在常压下尤其是在空气中这种放电通常为细丝状放电。为研究在氮气中由均匀放电向柱状放电或丝状放电转化的过渡过程随外加电压变化的规律,实验研究了3.5-20kPa的氮气中,介质阻挡材料分别为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和石英的介质阻挡放电现象和电流波形随外加电压的变化情况,研究比较了介质材料对放电现象和特性的影响。研究发现,放电可在低于初始放电电压的情况下维持,并由丝状放电形式向柱状放电形式转化,放电电流和放电面积随之增大。实验结果表明,在低电场下放电会变得更加均匀,可能存在某种由丝状放电向柱状放电过渡的放电形式。但研究未能验证驻极体表面电荷去吸附对放电的影响。     

螺旋针-环结构等离子体射流放电过程分析

为降低气体的击穿和维持电压,设计一种螺旋针-环电极结构的等离子体射流装置,研究不同电压下的放电电压、电流波形。研究表明,氦气等离子体射流放电可以分为电晕放电、介质阻挡放电和射流放电三个阶段,并且可以通过放电电压、电流波形的特征进行区分。分析可知,射流管管径较大时,采用螺旋针状内电极结构可以减小电极间的平均气体间隙距离,从而降低气体的击穿和维持电压,使放电更加容易进行;电压反向过程中残留电荷使得合成电场得到加强,气体将"提前"发生放电;由于电极结构的不对称,气体在正半周期更容易发生放电,放电产生的电流脉冲数目更多,电流值更大;随着外加电压增大至14k V,放电最终过渡到丝状放电状态。     

绝缘纸板老化对油纸绝缘沿面放电发展规律的影响

为研究绝缘纸板老化对油纸绝缘沿面放电发展规律的影响,采用加热老化方法制备了不同老化程度的绝缘纸板试样,设计了柱板放电模型,采用恒压法对各老化程度绝缘纸板试样进行长时间加压实验,测量并采集了局放信号,统计了不同老化程度绝缘纸板沿面放电各阶段总放电量、最大放电量、放电次数等变化规律,总结了绝缘纸板老化对其沿面放电发展规律的影响。将理论分析与仿真相结合,分析了产生该影响的主要原因。实验结果表明:放电前期,放电主要由处在高场强区的变压器油产生,此时绝缘纸板老化程度对沿面放电总放电量、放电次数、最大放电量等无明显影响;随着放电的发展,绝缘纸板内由老化产生的孔隙中填充的变压器油分解产生气体,加剧了放电程度,此时绝缘纸板老化程度对其沿面放电影响较大,老化程度越高,总放电量、放电次数、最大放电量等增加速度越快,数值也越大。     

材料特性对50Hz交流介质阻挡放电均匀性影响的实验研究

通过采用预埋电极,向介质阻挡材料中添加纳米材料的方法,研究了介质阻挡材料对50Hz工频放电均匀性的影响。将根据电压电流波形获得的均匀放电、丝状放电和混合放电(均匀放电与丝状放电共存)3种放电模式作为判断放电均匀与否的依据,对实验结果进行了分析。结果表明,利用未改性硅橡胶预埋金属丝网电极难以提高介质阻挡均匀放电的气压范围,采用纳米Al2O3改性的硅橡胶材料作为介质阻挡层可以有效提高均匀放电气压范围,此外实验发现介质阻挡材料的厚度对放电均匀性影响显著。     

用于材料表面处理的空气中的均匀介质阻挡放电

为解决针对大气压下气体中尤其是空气中的介质阻挡放电为大量的细丝状放电组成造成的一些材料表面处理效果不均匀甚至在表面形成烧灼的小洞的问题,以及用介质阻挡放电的形式实现大气压下空气中的辉光放电非常困难,大大地限制了这种方法在工业领域的应用的状况,提出了一种能获得均匀介质阻挡放电的新方法。这种均匀放电的特性介于丝状放电和辉光放电之间,可用于织物和无纺布的表面处理,有效改善其可湿性。虽然其电特性与平行平板介质阻挡放电相似,但放电更加柔和,不会对试样造成破坏。它采用圆柱—平板电极结构,其中高压电极为内填金属粉末的介质管,接地电极为介质平板。与平行平板介质阻挡放电或金属圆柱—平板介质阻挡放电相比,这种结构放电的电流和温度分布都更为均匀。实验证明,这种放电可改善无纺布的可湿性而不会造成任何破坏,是一种很好的可用于对织物和无纺布进行表面处理的方法。     

固体绝缘中气隙尺寸对局部放电过程的影响

为了分析和评估固体绝缘中气隙缺陷局部放电的危害,提高局部放电检测的工程应用水平,试验研究了固体绝缘单一气隙缺陷模型;测量了不同模型试品的局放起始电压、起始放电量及放电信号波形;分析了固体绝缘内部气隙缺陷的几何尺寸对局放特性的影响;考察了不同几何尺寸缺陷放电的发展过程和脉冲电流波形特征,发现不同尺寸缺陷结构的放电特性有所差异;归纳了不同场强下气隙放电的变化规律。试验结果表明,气隙缺陷尺寸越大,越易产生放电且放电量越大,外施场强增加则放电量增大,而固体绝缘中的局部放电随气隙缺陷尺寸变化表现出有差异的波形特征。     

对空气式静电放电的研究

为改善空气放电模拟方法,用静电放电模拟测试装置研究了IEC标准规定的空气式静电放电的放电特性。通过手动方式使充电后的放电电极快速靠近电流靶获得空气静电放电事件,放电电压具有2~20 kV较宽范围的电压电平和正负电压极性。利用Agilent数字存储示波器测量了空气静电放电放电电流的上升时间、峰值以及耦合到自制的金属半圆环上的峰-峰值电压,并记录了放电电流和耦合电压的波形。通过分析和比较测量结果研究了测量参数随放电电平的变化趋势。空气放电电流的特性与静电放电抗扰度试验标准IEC 61000-4-2对接触式放电的规定类似,耦合电压与放电电压之间没有直接的相关性。实验表明在一定电压范围、电极速度可控时可能获得空气放电的重复性。     

基于紫外成像技术的电气设备放电故障定位

夜间型紫外成像仪获得的放电图像往往因其拍摄条件及其设备的限制,不能很好的实现电晕放电位置的定位,为此在对紫外图像进行降噪预处理的基础上,分别依据紫外图像灰度值的不同、放电部分的灰度值均高于环境部分灰度值、放电部分与环境部分灰度值相差明显且人眼对黑色敏感习惯以及放电部分边界梯度变化大的原理,采用等位图法、阈值法、反转法和边缘法研究了基于紫外成像技术的电气设备放电故障定位。实验结果表明4种方法均可实现放电定位。通过对结果的对比分析,确定了各种方法的适用情况,此研究有利于基于紫外成像技术的电气设备放电故障诊断的实现。     

介质阻挡电晕放电去除二氧化硫的研究

工频高压下线管结构反应器可能出现局部电晕放电及气隙中稳定阻挡放电。根据V-qLissajous图形计算了放电功率。随外施电压上升,放电由电晕放电进入稳定阻挡放电,放电电流幅值达数mA,放电功率密度为数百mW·cm-3,去除SO2的能量效率可达30g/(kW·h)。实验表明,稳定阻挡放电时,较高的电压及较大的放电空间可提高能量利用率。     

基于紫外成像的电晕放电检测技术改进研究

针对当前电晕放电检测存在检测精度低的问题,提出一种基于紫外成像的电晕放电检测方法。该方法将基于紫外成像的电晕放电检测效果的干扰因素划分为距离、增益、温度和湿度检测等;构建了紫外线成像电晕放电检测体系,采用物镜系统解决电晕放电目标成像问题,利用光传感器将电晕放电图像进行光电转换,结合紫外滤光片滤除日盲区之外的光波,采用控制分析体系将光的强度量进行统计并分析,同时控制整个检测体系。利用图像显示体系将电晕放电图像信息融合、显示。在紫外线成像电晕放电检测体系基础上,分别对检测干扰因素逐一处理,设计基于紫外成像的电晕放电检测流程图,完成电晕放电高质量检测。实验表明,文章所提方法不仅有效处理了电晕放电检测干扰因素,还提高了放电源检测的检测精度。