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。     

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。     

缺陷对电缆接头复合界面电场分布 影响的仿真分析

摘要： 利用COMSOL Multiphysics有限元仿真计算软件建立了三维模型,分析了界面粗糙度缺陷、界面划痕缺陷和界面湿度缺陷对电缆接头复合界面电场分布的影响。结果表明：界面粗糙颗粒、划痕和湿度都会使附近的区域局部电场强度发生畸变,进而改变电缆接头复合界面电场的分布,影响沿面放电的进程。该仿真分析为研究复合界面的沿面放电提供了相应的理论依据。     

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。     

基于仿真与振荡波试验的电缆接头缺陷研究

借助comsol multiphysics仿真软件对10 kV电缆在运行的过程中出现的主绝缘划伤以及半导体不齐2种常见的接头缺陷进行建模仿真,模拟了电缆接头在2种不同缺陷条件下电场分布状况。得出电缆接头在主绝缘划伤以及半导体不齐的缺陷下会导致缺陷处的电场强度瞬间变大,从而导致局部放电情况。制作了2种缺陷的接头,并通过OWTS振荡波试验进行了相关试验,对试验结果完成了分析。通过结合仿真结果得出,对于半导体层不齐的缺陷类型,试验所得结果与仿真得到的结果相吻合;但对于主绝缘划伤的缺陷类型,试验所得结果与仿真所得结果不一致,OWTS试验没能够检查出集中局放,说明振荡波试验检查这种缺陷类型的能力偏小。研究成果可用来对电缆接头缺陷检测分析。     

交流电压下基于空间电荷效应的XLPE电缆绝缘老化研究现状

交联聚乙烯(XLPE)电缆以其优良的机械和电气性能广泛应用于现代电力系统。研究表明,在直流电压作用下绝缘中容易形成空间电荷,导致电场畸变,加速绝缘老化。国内外很少关于交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘影响的研究。本文综述了交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘老化的影响及其作用机理,并介绍了交流电压下测量空间电荷分布的改进的电声脉冲法。结果表明,交流电压下,空间电荷分布特性影响XLPE电缆绝缘老化。     

交流电场下XLPE绝缘空间电荷研究综述

XLPE电缆目前广泛地应用于电力系统中,如何评估和预测现场运行电缆的老化及早期劣化的程度,是电缆绝缘状态评估的重要内容,然而这项研究在国内仍是空白。XLPE电缆的制造工艺过程、运行中的过电压和温升以及耐压试验过程都可能造成XLPE电缆绝缘特性的改变,导致绝缘性能下降,形成陷阱,特别是空间电荷的形成,畸变原有电场分布,直接影响XLPE电缆的绝缘特性。大量研究表明,在直流电场下空间电荷危害XLPE电缆绝缘,关于交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘影响的探索较少。综述了交流电场下空间电荷效应对XLPE电缆绝缘影响的相关研究成果,并介绍了测量固体介质空间电荷分布的电声脉冲法,为从空间电荷测量角度研究XLPE电缆绝缘老化程度和状态评估提供了参考。     

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。     

交联聚乙烯（XLPE）电缆交流耐压试验时间参数探讨

对比了国内外各标准对110 kV XLPE电缆交流耐压试验时间参数选取的不同要求;通过固体电介质击穿理论的分析,提出由局部性缺陷发展逐渐导致介质击穿需要较长的发展时间。总结现场试验经验发现,除少数极为严重的缺陷会在极短时间内暴露外,大部分缺陷是从局部逐渐发展导致电缆击穿,选择5 min试验时间不足以使缺陷暴露的,而选择60 min是较为合理的。     

交联聚乙烯电缆中水树枝诊断的研究现状

交联聚乙烯(XLPE)电缆因其具有优良的导电性、较好的耐热性和机械强度,自问世以来已广泛应用于输电线路和配电网中。然而,当电缆绝缘处于潮湿的环境中时,在电场的作用下会产生水树枝老化。随着水树枝的生长,电缆的绝缘性能下降并可能导致绝缘击穿,从而影响电网的安全运行。总结了交联聚乙烯电缆中水树枝老化的研究现状,概述了水树枝的产生机理及近年来水树枝老化的诊断方法,最后对各种诊断方法进行了简单比较。     

交联聚乙烯电缆中空间电荷的研究现状

在电力系统中,交联聚乙烯绝缘因其优良的介电和耐热性能已被广泛应用于高压和超高压塑料绝缘电力电缆中。但在直流电场作用下,绝缘中容易形成空间电荷,空间电荷会使电场分布发生畸变,加速了绝缘老化,降低电缆使用寿命。总结了空间电荷在聚合物特别是聚乙烯电缆绝缘材料老化中的研究现状,概述了近20 a国内外在聚乙烯材料中抑制同极性和异极性空间电荷产生的方法,最后从工程实际应用出发,简要介绍了从空间电荷角度诊断交联聚乙烯电缆中电介质老化的方法及现状。     

电缆中空间电荷的测量与特性研究

交联聚乙烯电力电缆因其优异的电气性能,现已广泛应用于电力系统输配电线路中,然而由于绝缘本体中空间电荷的存在,会畸变局部场强,进而导致绝缘老化和击穿,因此研究电缆本体绝缘中空间电荷的分布具有重大意义。目前针对固体绝缘电介质,电声脉冲法测量空间电荷由于无损和方便等优势,在国内外被广泛采用。鉴于此,介绍了电声脉冲法的测量原理,并且结合实际运行情况中电缆线芯和外半导体之间存在温度差,通过穿心升流变压器和接触式温度传感器控制线芯温度,改进测量下电极形状以适应不同厚度和半径的电缆本体绝缘,设计了一套能够用于电缆本体的空间电荷测量装置,并进行了不同温度下的实际测量,实验结果表明,温度对声信号在介质中的传播速度以及空间电荷的注入影响明显。     

500 kV交流超高压电缆选型分析

通过在绝缘结构、金属护套结构和外护套结构3个主要方面的技术性能对比,分析对电缆载流量、分段盘长、结构机械性能和工程投资的影响,给500kV交流超高压电缆应用设计选型建议：交联聚乙烯（xLPE）绝缘、空气中敷设优选平滑铝护套、环保低热阻的外护套。     

XLPE电缆绝缘老化与剩余寿命评估的试验方法

电缆投入运行后.绝缘会受到电、热、机械、水分等因素的作用而发生老化,影响电缆的运行可靠性和使用寿命.XLPE电缆的绝缘状态与剩余寿命的评估是目前的热点问题,相对于定性的分析,对电缆剩余寿命的定量评估更有实际价值.文章总结了XLPE电缆绝缘老化机理并调研了几种定量分析电缆剩余寿命的方法:击穿电压对比法,介质损耗因素法和直流泄漏电流法.可为从事电缆运行情况和寿命研究的技术人员提供参考.     

高温超导电缆终端预制式应力锥气隙缺陷仿真及改善措施

高温超导电缆终端预制式应力锥可有效改善终端电场分布从而降低终端电场强度,但预制式应力锥在制造过程中可能会出现一些气隙缺陷,使电缆终端电场畸变、集中,引起局部放电甚至发生击穿致使高温超导电缆损坏。基于球型和长型两种气隙缺陷类型,建立了7种缺陷模型,通过有限元软件仿真得到各缺陷模型终端电场的分布和最大值,并根据仿真结果给出了改善措施。     

低压聚乙烯电缆紫外交联热流场研究

紫外光交联辐照箱中,高压紫外汞灯作为辐射源,产生的辐射能使反射罩、灯管及聚乙烯电缆表面的温度升高,若温度过高会使电缆绝缘层表面发生热氧化,甚至导致表面焦糊,严重使反射罩等受热部件产生热变形.为了改善汞灯与电缆表面的过热问题,本文基于计算传热学和计算流体动力学（CFD）原理,首先对低压电缆紫外交联箱内部进行三维湍流流场建模,研究交联过程中电缆表面速度场,然后以电缆二维截面为研究对象,对电缆截面温度场进行数值模拟.结果表明,在低压电缆内,绝缘与导体之间的热传导对绝缘层内的温度分布起了主要作用,装置内绝缘层表面的对流换热直接影响电缆温度.     

基于紧凑型光电传感器的复合绝缘子内部缺陷检测方法研究

为了能够有效地对复合绝缘子的内部缺陷进行监测,通过有限元法和现场试验研究了紧凑型光电电场传感器检测复合绝缘子内部缺陷的方法。首先,依据实际110kV复合绝缘子的实际尺寸和材料属性建立了三维有限元模型,导通性缺陷分别设置在复合绝缘子的高压端、接地端和中间端,研究了不同位置和不同程度的导通性缺陷对周围电场分布影响;然后基于有限元仿真计算研究了复合绝缘子周围轴向电场和径向电场分布的变化。结果表明,当复合绝缘子存在内部导通性缺陷时,径向电场分布的变化相对轴向电场分布的变化要更为明显;不同位置的导通性缺陷导致电场分布变化的特征不同;不同严重程度的导通性缺陷导致电场分布的畸变量会随着导通性缺陷的严重程度的增加而增加;最后,通过试验验证了EOEF传感器检测高压复合绝缘子的内部缺陷的有效性。这对于在非固定端检测获取缺陷信息有着重要的意义。     

CFETR 110 kV电缆接地方案研究

  目的  中国聚变工程实验堆（CFETR）旨在论证稳态燃烧等离子体的工程可行性。站内110 kV高压供配电系统通过电缆等设备为超导磁体电源和无功补偿系统供电，因此高压电缆的稳定工作对实验的开展至关重要。  方法  电缆正常运行需要考虑金属护层感应电势和环流，在对金属护层接地方式充分调研计算后，确定站内110 kV高压XLPE电缆交叉互联接地。利用ANSYS Maxwell软件对三相电缆进行建模，仿真护层感应电压；最后将仿真结果代入Simplorer所构建的等效电路。  结果  其仿真结果显示护层感应电势和环流满足国家标准要求。  结论  为110 kV电缆护层设计的交叉互联接地方案安全可靠，能够确保电缆长期稳定工作。