海上风电场海底高压电缆电磁暂态过程的仿真分析

为了能更好地确定海上风电场海底高压电缆的选型要求,使用PSCAD／EMTDC软件建立相应的海上风电场仿真计算模型。针对海上风电场工频过电压、操作过电压和雷电过电压这3种电磁暂态过程的不同特点,进行仿真,并且考虑了不同的系统条件下上述3种过电压对电缆绝缘的影响。在操作过电压中,重点研究了合闸电阻对过电压的影响;而在雷电过电压中重点研究的是架空线路受雷电侵入波的过电压。仿真结果表明,海底电缆各层的结构参数对海底电缆的电磁暂态有着不同程度的影响,其中导体层、绝缘层、HDPE层对海底电缆的电磁暂态影响尤为明显。另外,海底高压电缆的护套层材料和主绝缘层材料也对电磁暂态有影响。     

35 kV电缆雷电过电压仿真与分析

介绍了由于雷害造成电缆击穿事故的实例。根据故障记录波形和电磁暂态仿真软件EMTP-ATP对事故成因和过程进行仿真分析。结果表明,对于进线具有电缆段的变电站,当电缆末端空载时,雷电过电压波会沿着架空线路传到电缆末端产生全反射,造成电缆电压过高,超过绝缘水平继而击穿接地发生事故。此类变电站应注意避免电缆末端开路的运行方式,并且考虑在进线端处加装避雷器等保护装置。该结论为变电站防雷设计提供了参考。     

大段长高压电缆护层保护器暂态特性分析与参数优化设计

大段长高压电缆在运行时会产生过高的护层感应电压,这对电缆护层保护器的过电压防护特性提出了更高要求,因此需要针对大段长电缆护层保护器暂态特性进行分析研究。基于PSCAD仿真软件,建立了典型220 kV高压电缆线路仿真模型,得出了在短路过电压和雷击过电压情况下,高压电缆长度对护层感应电压暂态特性的影响。通过绝缘配合与能量保护相结合的方式,得到了保护器参数取值范围及电缆线路短路电流与长度的适配曲线,提出了护层保护器参数优化设计的具体方法,并进行了试验测试。测试结果表明：当电缆线路出现短路故障时,随着电缆长度的增加,护层感应电压先线性增长,随后在保护器残压阈值的限制作用下逐渐趋于“饱和”状态,现有保护器能量吸收能力难以满足大段长电缆需求;改进后的护层保护器能量吸收能力显著提升,20 kA短路电流时允许的电缆长度大幅提高,满足大段长高压电缆线路安全运行的要求。     

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。     

110kV电缆线路护层接地方式及保护分析

出现过电压的情况,电缆护层绝缘将会被击穿,引发护层多点接地故障,从而导致保护层的额外热耗增大,不利于维持电力电缆运行的正常性,降低其服役寿命。在电力系统中如果发生电缆金属护层多点接地故障,故障测寻和修复难度比较大,开展停电检修工作,将会增加电量损失。本文主要分析了110kV电缆线路护层接地方式,提出针对性的保护措施,维持110kV电缆线路运行的稳定性,避免出现安全问题。     

基于拓展传输线理论的高压交流电缆输入阻抗和金属护套电压计算分析

基于电缆外部精确电磁场分析方法,提出了一种拓展传输线理论,能够计及广义大地参数和电磁暂态仿真的影响计算电缆输入阻抗。采用电磁暂态仿真程序EMTP-RV,利用拓展传输线理论对典型高压交流电缆开展输入阻抗和金属护套电压特性研究,研究当合闸于空载电缆时的金属护套暂态电压特性;通过对正序激励下的电缆输入阻抗模值-频率响应进行研究,分析由三相金属护套交叉互联产生的多种传播模态。采用拓展传输线理论计算的结果与使用基于矩量法的改进数值电磁场分析方法（method of moments-surface admittanceoperator,MoM-SO）的计算结果基本拟合,与现有电磁暂态仿真软件中（ATP-EMTP、PSCAD/EMTDC和EMTP-RV）的CableConstants子程序计算结果出现显著性差异。当合闸于空载电缆线路时,受大地电阻率影响,采用Cable Constants子程序计算出的电缆金属护套最大暂态电压与采用拓展传输线理论所得出的结果相比,计算偏差位于1.8%至135%之间。考虑输入阻抗计算和暂态仿真的关键性差异,研究内容对今后开展高压交流电缆参数计算、模态分析、电磁暂态仿真、...     

长距离电缆线路无功及其过电压计算研究

随着国民经济的快速发展,架空线路受环境的制约越来越大,从而使得地下电缆的使用越来越广泛,由于交流电缆的单位长度电容约为架空线的18倍,所以在线路空载时过电压现象严重,在110 kV长距离电缆线路中,为解决工频过电压和操作过电压对输电线路的影响,在EMTP中建立仿真模型,通过在线路上并联电抗器的方式进行无功补偿。     

基于110kV长距离电缆线路的过电压研究

鉴于目前对线路过电压的研究大部分还停留在架空线路、短距离电缆线路、架空线路与电缆线路的混合线路,缺乏对长距离电缆线路过电压的分析,从多个因素出发,在EMTP电磁暂态仿真软件上搭建模型进行仿真计算。结果表明,在短距离时电缆线路不存在工频过电压,只需并联高压电抗器解决操作过电压问题,当线路较长时,需同时考虑工频过电压和操作过电压。     

提高高压交联电缆线路试验有效性的措施

为提高高压交联电缆线路试验的有效性,通过分析国内外多个不同高压交联电缆线路试验标准,结合上海地区电缆线路试验作业经验,经实例分析,发现空载充电试验中存在的不足以及电缆耐压试验作业中的电击穿和热效应作用对于发现电缆潜在缺陷的影响,提出严格限制空载充电试验;提高试验电压并合理延长试验时间,优化常用的串联谐振耐压试验方法;对存在疑似缺陷的电缆线路,同步增加局部放电监测。通过上述手段,可以有效提高高压交联电缆竣工试验的有效性,确保电缆线路安全可靠运行。     

精确击穿电弧模型仿真及分析

电缆故障电弧的动态特性对电缆故障测距起着至关重要的作用。故障电弧是由于过电压击穿空气而产生的。通过大量的理论分析研究和仿真对比,设置击穿电压为门限值,采取将击穿时刻提取出来,建立应用在电路故障测距的基于TACS开关精确三段式击穿电弧模型,对故障电弧的特性进行仿真计算。结果与实际电弧的动态特性相吻合,验证了该模型的正确性。