电力电缆运行过程中的热机械性能变化

透过"热胀冷缩"和塑性变形这两个基本物理性能对电力电缆运行时热机械性能进行分析;简述产生的原因和危害;本文重点是将导体与绝缘材料的轴向热伸缩变化和热应力进行分析,简述对电缆使用和敷设过程产生的影响,以及在安装使用时需采取的策略。     

长距离跨桥高压电缆的关键技术设计

在跨海大桥上敷设电力电缆不仅能够起到安全、可靠、经济地输送电能的目的，还能解决许多岛屿采用独立小发电系统，其发电成本高、可靠性低、环保效果差等问题。结合目前现有的桥梁上敷设电缆的设计经验，介绍了在进行桥梁上敷设高压电缆时在电缆热伸缩、桥梁伸缩与振动、电缆空间布置及电缆与其他管线相互影响等方面的关键技术设计，可对今后桥梁电缆的施工、运行提供借鉴。     

高压电缆通过钢架长跨距桥梁时的伸缩弧装置

为满足高压电缆在通过长跨度钢架桥梁敷设时因存在桥梁热伸缩而需要设置伸缩装置的需要,结合工程实际情况设计制造了伸缩弧装置,计算确定了有关尺寸,并模拟现场安装实际情况进行了试验验证。结果表明该伸缩弧装置能够吸收桥梁的最大热伸缩量,且能够保证电缆任一点的弯曲半径满足敷设及运行的要求。一年多的运行实践证明该伸缩弧装置满足安全运行的要求,可供同类工程参考。     

远距离跨海大桥高压电缆敷设工程

桥梁敷设电力电缆在我国的应用实例很少,而在远距离跨海大桥内敷设高压电力电缆在世界上也只有少数工程先例。洋山大桥高压电缆工程中有近27km的电缆将敷设在远距离跨海大桥上。为避免长距离桥梁敷设可能对电缆带来的危害,经过理论计算与试验研究,分别采用了全程蛇形敷设和设置电缆伸缩弧(大小offset)、折角吸收装置、加装防震垫等办法,较好地解决了电缆及桥梁的热伸缩及震动等难题。后期运行及现场检查验证了上述措施的可行及有效性。     

超高压电缆蛇形敷设方式选择

对于大截面电缆,导体温度的变化引起热胀冷缩将产生很大的机械力,常用而有效的解决方法就是对电缆采取蛇形敷设释放其机械力。针对超高压电缆蛇形敷设方式,对电缆热伸缩量、蛇形节距等计算公式进行了推导分析以有助于理解热伸缩原理;并对蛇形弧幅、蛇形弧节距、占有幅、轴向力等参数的设计条件以及注意事项提出建议,对正确使用计算公式尤为重要;比较了水平蛇形与垂直蛇形敷设方式优缺点,有助于合理选择电缆蛇形敷设方式和参数。结合工程案例,对电缆蛇形敷设方式进行了计算分析与长期循环试验试验,进一步验证了敷设方式选择的正确性。     

隧道内电缆蛇形敷设特性

为限制电缆热伸缩时的轴向力及金属护套应变,以截面积为2500 mm^2的220 kV交联电缆为例,研究隧道内电缆蛇形敷设特性。在分析了初始蛇形弧幅、蛇形节距对电缆轴向力、金属护套应变的影响的基础上,确定了蛇形节距的取值范围,认为应综合考虑轴向力、施工误差和金属护套寿命等因素来确定初始蛇形弧幅。从隧道空间及支架荷载、立柱荷载等方面对垂直蛇形和水平蛇形敷设方式进行了比较,指出实践中应结合工程特点合理选择电缆蛇形敷设方式和参数。     

跨海大桥高压随桥电缆接地方案设计

为满足舟山绿色石化基地最新负荷需求并提高供电安全性，结合远景岱山县岱北变落点的规划，考虑构建以舟山变为中心的北部环网结构，需建设舟山 鱼东2回220 kV输电线路。目前，输电线路在海域的走线主要以海上架空线和海底电缆为主，可是这两种方案都存在令人难以接受的缺点，因此舟山 鱼东2回220 kV电缆采取随桥敷设的方式。舟岱大桥全长16.35 km，为满足电缆长距离跨桥敷设的要求，从电缆敷设位置、电缆及附件的选型、电缆防伸缩、电缆防振措施、电缆的接地设计等方面对长距离跨桥电缆的敷设方案进行设计。     

单芯电缆热时间常数的理论计算与试验研究

由于电缆热容的存在,当施加阶跃电流时,电缆温度随时间逐渐变化,经一段时间后达到热稳态,导体温度变化的速度一般用热时间常数来反映。为此,以单芯电缆为研究对象,介绍了电缆热时间常数;建立了电缆本体及周围介质的暂态热路模型并进行简化等效;计算了空气敷设和直埋敷设单芯电缆的热时间常数;并在试验现场进行了阶跃电流下的单芯电缆温升试验,通过对实测导体温度暂态过程的曲线拟合求得了电缆实际的热时间常数,验证了理论计算的正确性。电缆的热时间常数可用于估算阶跃电流作用下的导体暂态温度响应、以及到达最高允许温度所需要的升温时间,为电缆的运行状态监测及故障预警提供理论支持。     

福建首条220kV海峡桥缆开始敷设

<正>5月12日,福建平潭海峡大桥220 kV桥缆正式开始敷设。该桥缆工程是平潭综合实验区首条进岛的最高电压等级电缆,利用海峡大桥构箱梁埋设好的预埋件,布设于海峡大桥左侧上,全长3.5 km,预计6月20日完成敷设。平潭海峡大桥起自福清市的小山东,终止于平潭综合实验的娘宫,该桥缆工程为双回路设计,本期建设单回在已通车的平潭海峡大桥Ⅰ桥的左侧敷设3根电缆,桥缆分为9段,2个户外终端头、8个中间接头,全程采用蛇形敷设。设置14处offset电缆伸缩装置,避免长距离桥梁敷设可能对电缆带来的危害,较好地解决了电缆及桥梁的热伸缩等难题。     

电力电缆热伸缩及其对策

随着负荷电流变化及环境温度变化,电力电缆会发生热胀冷缩,一般称为热伸缩,其中因线芯的热胀冷缩而产生非常大的热机械力,电缆线芯截面越大,所产生的热机械力就越大;同时线芯和金属护套还会因热胀冷缩的多次循环,而产生蠕变。热伸缩对电力电缆运行构成很大的威胁,会造成运行电缆位移、滑落,甚至损坏电缆及附件。　　随着送电线路输电容量的不断增长,国内外超高压电缆生产工艺的日益成熟,国内施工、运行水平的不断提高,超高压电力电缆线芯的截面亦越来越大,目前国内已选用的最大电缆截面为1×1600mm2。因此必须重视大截面电…     

电力电缆线路热伸缩危害及其对策

随着电力电缆线路负荷电流、运行环境温度、敷设方式的变化,电力电缆会发生热伸缩,影响电力电缆运行时的热稳定性,对电力电缆安全稳定运行造成很大的威害。     

XLPE三芯电缆稳态并联热路模型及实验验证

交联聚乙烯材料的三芯电缆广泛应用于低压配电网中,但长期以来,关于电缆载流量计算的研究多集中于单芯电缆。考虑到三芯电缆与单芯电缆的结构差异,在IEC 60287标准计算的基础上,利用传热学知识,理论推导了三芯电缆并联结构的6层4节点稳态热路模型。采用形状因子法计算热阻参数,利用外表皮温度反推计算得到电缆各层温度。为了验证计算的准确性,设计了空气敷设和土壤敷设两种敷设方式下的升流实验,测量得到稳态时导体线芯、绝缘层、铠装层和外表皮温度,并与理论温度计算值进行了比较分析。分析结果表明,利用提出的热路模型进行三芯电缆载流量计算的误差在允许范围内,可应用于工程实际。     

XLPE电缆线芯温度计算方法研究

为实时掌握交联聚乙烯(XLPE)配电电缆的运行状态及其载流量,对电缆线芯温度的计算方法进行了研究。针对配电电缆敷设距离较短的特点建立了单芯电缆集中参数稳态等效热路模型,并推导出线芯温度计算公式,通过实验验证了计算方法的有效性,同时对考虑暂态过程的电缆线芯温度计算方法进行了讨论,为电缆运行状态的在线监测提供了参考。     

火电厂DCS系统信号抗干扰研究及实例

为解决影响火电厂安全稳定运行的DCS（分散控制系统）信号干扰问题,分析了DCS的5类干扰来源：系统内扰、电源干扰、传导干扰、接地干扰、辐射干扰,提出6种抗干扰措施：隔离设备、选择电源、选择电缆、敷设电缆、有效滤波、正确接地。并以某电厂2×300 MW机组为例,系统分析了该机组汽包水位和汽包压力信号非正常波动的原因及解决方法。最后提出火电厂DCS系统抗干扰设计、施工及运行过程中应注意的3点要求,为电厂相关技术人员提供参考和借鉴。     

基于参数拟合技术直埋电缆的缆芯暂态温度计算

电缆温度的暂态计算对其传输容量的合理分配及安全预警具有重要意义。然而在实际计算直埋电缆的温度时,存在电缆绝缘材料及周围土壤的热参数（密度、比热容、导热率）不易获取,或绝缘材料的热参数因老化而改变等问题,使得数值方法和传统热路法难以实现对电缆温度的精确计算。当电缆状况和敷设环境已知时,在传统电缆热路模型的基础上,提出了一种通过信赖域算法后,再根据实测量温度来拟合改进的热路模型参数的方法,并得出电缆的缆芯和表面温度简化计算式,避免了绝缘层和敷设环境热参数难以获取的问题,减小了电缆温度的计算量。最后使用110 kV XLPE电缆开展直埋电缆的温升实验,将实测温度与计算值对比,仅存在较小的误差,证明了热路参数拟合和温度简化计算式的准确性。     

直埋XLPE电缆在不同敷设条件下的温升与载流量仿真

土壤直埋因具有施工周期短、散热性能好等优点而被广泛应用于电力电缆的敷设。埋设过程中各种敷设条件对电缆的温升和载流量都有着重要影响,文中采用Comsol有限元仿真软件,以110kV交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电力电缆为研究对象,在直埋敷设的基础上考虑回填沙土、加盖混凝土保护板、装设套管等多种因素,建立包含电磁场、热场和流体场的耦合模型,分析这3种敷设条件对电缆温度场变化及载流量的影响。仿真结果表明：回填沙土会提升电缆载流量,随着回填沙土厚度的增加电缆载流量提升速度变缓;加盖混凝土保护板对载流量的影响较小,与不加盖时相比载流量提升幅度在0.5％以下;在排管内填充高导热材料会提升电缆载流量,相比于无填充情况,三相均填充高导热材料与中间相填充高导热材料、其他两相填充低导热材料时载流量的提升幅度均高于50％;在考虑上述因素同时存在情况下,有利于电缆载流量的提升。     

材料热阻系数取值对10kV三芯电缆导体温度计算的影响

为了在10 kV三芯电缆导体温度实时计算中规范材料热阻系数的取值,通过三芯电缆导体至表面的传热关系进行三芯电缆各层结构材料热阻系数归一化灵敏度计算,分析各层结构材料热阻系数取值准确度对导体温度的不同影响。以计算结果为基础,设计在不同敷设环境下的多组阶跃升流实验;结合实验数据,利用ANSYS有限元进行不同变量情况下的导体温度变化仿真分析。结果表明,导体温度对填充层及内护套材料热阻系数灵敏度最为敏感,灵敏度会随导体电流增大而增大;空气敷设下的灵敏度高于土壤敷设。     

考虑轴向传热的单芯电缆线芯温度实时计算模型研究

为了研究轴向传热对电缆线芯温度的影响,首先以单芯电缆的三维微元热路模型为基础,建立了考虑单芯电缆轴向与径向传热的三维热路模型,且根据该三维热路模型实现了单芯电缆线芯温度实时计算的理论推导。其次,通过不同敷设环境下分别加载恒定与阶跃电流的实验,讨论了电流、电缆敷设环境与外界环境温度等因素对轴向、径向温度分布的影响。实验结果表明,电流是决定轴向温度梯度变化趋势的主要因素,空气中电缆的线芯温度上升速度最快,土壤中电缆次之,水中电缆最慢。最后通过有限元仿真工具,对比了空气中电缆中间接头三维有限元模型与二维有限元模型计算的线芯温度。研究结果表明,只考虑电缆径向传热的二维热路模型会造成线芯温度计算的误差,而考虑电缆轴向与径向传热的三维热路模型能够提高计算的精度。     

计及电缆热特性的电热耦合潮流计算

将交联聚乙烯绝缘电缆热平衡方程与电网潮流模型有机结合,构建计及电缆热特性的电热耦合潮流计算模型,实现将架空线路、电缆导体、金属护套以及外护套的温度纳入潮流计算状态量,并在牛顿法修正方程基础上结合高压电网及电缆热平衡方程特点提出该模型的快速解耦求解方法。作为电热协调理论研究的扩展,文中研究能够计算各种预想电网运行模式下架空线路及电缆温度轨迹,有利于在电网分析及调度决策中实现对电缆载荷能力的科学评价及高效利用。