电缆群排管敷设形式下的分流运行优化方法

夏季地下排管电缆聚集运行温度异常,电缆温度过高会加速电缆绝缘材料的老化,热量累积到一定程度,还可能引起起火事故。为降低地下排管中电缆运行温度,提出了电缆群排管敷设形式的优化方法。基于有限元法计算地下排管中电缆群运行温度场,建立了电缆群敷设形式优化计算模型。以电缆群中最高温电缆的温度降到最低为目标函数,电缆群中总载流量不变为约束条件,对电缆群中温度较高的电缆进行分流优化计算。通过Comsol Multiphysics软件仿真计算的结果可见,与未优化之前相比,采用优化方法后排管中最高温电缆的导体芯温度降低了约11%,电缆群最大温差降低了3.6℃,增加了电缆群温度场分布的均匀度,优化效果显著。     

架空屏蔽电缆–大地耦合的感应电流谐振分析

为了从理论上分析计算空间电磁场耦合在电缆上产生的感应电流,基于架空屏蔽电缆–大地回路的有源传输线模型,得到电缆两端接不同负载时,空间电磁场在电缆上产生的感应电流的解析表达式;分析了电缆感应电流的谐振机理,得到了谐振频率与电缆长度应满足的关系;并讨论了感应电流谐振与大地电导率、电缆架空高度等参数的关系。研究结果表明,当电缆感应电流发生谐振时,电缆–大地回路时间常数越大,感应电流越大;当大地电导率为0.01 S/m、照射波频率为75 MHz、电缆半径为4 mm、电缆距地高度为1 m、电缆长度为2 m、电缆两端架空时,电缆上感应电流的理论计算结果与实测结果之间的误差5 d B。     

二分查找法在路灯电缆故障处理中的应用

路灯电缆是道路照明系统中重要的供电设备,其故障查找耗时长,检修成本高。针对路灯电缆分段的特性（两个路灯之间的电缆为一个电缆段）,在没有电缆故障测试设备的情况下,我们运用二分查找法可以快速定位故障点所在的电缆段,为电缆故障点的查找节省大量时间。     

地下电力电缆集群的不等间距优化设计

电缆载流量是电缆设计和运行中的一个重要参数。电缆集群等间距敷设时,互热效应使得敷设区域中央电缆的温度高于边缘电缆的温度。为提高地下电缆集群的输送能力,以电缆集群载流量最大为目标函数,以每根电缆温度低于其最高额定温度为约束条件,采用等值热路法和有限差分法分别求解了均匀土壤和不均匀土壤中电缆集群的载流量,并采用人工鱼群算法确定电缆的最优位置。计算结果表明,不等间距优化布置策略提高电缆群载流量的效率随回路数的增加和回填土热阻系数的增加而增加。不等间距优化设计提高了电缆群的载流量。     

排管电缆群布置方式的联合优化方法研究

电缆群不同的布置方式会影响其温度场的分布,进而对其载流量产生影响。文中以3×4排管敷设配电电缆群为对象,利用COMSOL和MATLAB建立电缆群温度场联合仿真模型,以等负荷电缆群中最热电缆线芯温度最低为依据优化多回路电缆群的布置。在多回路所有布置方式电缆群温度仿真计算的基础上,最终确定电缆群的最优布置方式以及新增电缆最优布置方式。结果显示电缆群布置方式优化能显著提高电缆群载流能力,降低运行温度,对电缆的长期安全经济运行有重要意义。     

埋管敷设方式下多回路电缆截面优化方案

目前,对多回路电缆常将所有回路的载流量需求均依据N-1选取,导致电缆截面选择裕度过大,且对同等电流不同截面的电缆而言,截面越小,损耗越大,故电缆经济性必需综合考虑电缆损耗。以某110 kV电缆送电工程为例,建立了多回路电缆热场分析模型,分析了不同故障情况,得到了各回路电缆载流量需求,同时结合不同敷设断面、敷设环境影响,并进行了综合经济性比选。结果表明:该模型优化了工程电缆截面,为多回路电缆工程的电缆截面优化提供了参考和依据。     

高压XLPE电缆的可靠性

高压XLPE电缆的可靠性与电缆的合理设计、制造工艺、施工和运行水平直接有关。众所周知,电缆的工作场强不仅决定其绝缘厚度,而且又主要决定XLPE电缆的寿命。随着XLPE电缆向高压化发展,电缆绝缘的工作场强亦就越来越高,例如,35kV及以下XLPE电缆的最大设计场强一般为3～4kV/mm,66～77kV电缆为6～7kV/mm,110～154kV电缆为7～8kV/mm,220～275kV电缆为9～     

聚氯乙烯阻燃电缆升温技术及温升测试研究

通过研制电缆升温及燃烧的模拟点火装置,开发聚氯乙烯阻燃电缆升温技术,对此电缆进行表面温升测试,对比3组铠装聚氯乙烯阻燃电缆在高温环境中的红外热像仪测试结果,指出了电缆内包裹材料有利于延长电缆引燃时间,为了解聚氯乙烯阻燃电缆着火行为提供支撑。     

基于等温松弛法的110kV高压电缆老化状况评估

为合理评估110 kV交联聚乙烯(XLPE)电缆老化状况,引入了等温松弛电流法(IRC)。通过分析电缆老化机理,论证了老化因子与松弛电流、极化时间之间的关系。并对电缆样品进行等温松弛实验,通过计算样品老化因子诊断其老化状态,之后对样品电热老化,继续进行等温松弛实验,对比了样品老化前后老化因子差异。结果表明,经老化电缆老化因子值比未经老化电缆平均大0.35,电缆的材料老化是电缆寿命缩短的主要原因之一;带有接头电缆的老化因子值比没有带接头电缆的老化因子值平均大0.191,电缆接头的存在会影响电缆老化因子的值。采用等温松弛法能够准确区分经老化电缆和未老化电缆,评估结果与预期相符,并能定量给出电缆老化状态,指导电缆的维修或更换工作,所以等温松弛法为高压电缆老化状况的评估提供了一种比较有效的方法。     

高压直流电缆绝缘特点与设计

由于直流电缆的特性,尤其是绝缘的电阻系数与温度的特性关系、绝缘中空间电荷等问题,使直流电力电缆的发展远远滞后于交流电缆。从直流电缆绝缘特点出发,分析了直流电缆在无负载或较小负载情况下的电场分布,并以油浸纸绝缘充油电缆为例来探讨高压直流电缆的结构设计,为如何选择合理的直流电缆结构尺寸提供参考。     

基于磁热力耦合的高压大截面电缆热机械效应研究

高压大截面电缆热机械效应所产生的热应力与热应变会挤压和破坏电缆绝缘层结构,是影响电缆运行可靠性的重要原因之一。为实现高压大截面电缆热应力与热应变的定量计算,以两端抱箍固定的高压大截面电缆为研究对象,建立电缆磁热力耦合的有限元计算模型。计算电缆电磁损耗,将其作为载荷施加到有限元模型中,计算高压大截面电缆各层热应力与热应变。ANSYS仿真结果表明:高压大截面电缆热应力主要分布在导体与金属护层中,电缆其他各层热应力较小。通过数据拟合,确定导体与金属护层热应力与负荷电流的二次函数关系式,为高压大截面电缆运行状态监测提供理论参考。     

船用丁基橡胶绝缘电缆剩余寿命评估

船用丁基橡胶绝缘电缆在使用中逐渐老化将会导致寿命的缩减,为保证使用中的丁基电缆后续安全运行,有必要对其剩余寿命进行评估。首先采用实验室加速热老化并结合Arrhenius方程,对丁基绝缘新电缆的使用寿命进行预测;然后将新电缆试验数据中的性能失效值作为使用中电缆试验性能失效评判标准值,对使用中的丁基电缆的剩余寿命进行计算,结果表明丁基新电缆和使用中的丁基电缆整体寿命基本一致。对2种电缆的热寿命方程进行误差分析,证明了利用该方法对使用中的电缆的剩余寿命进行评估可靠实用,为使用中的电缆预防性更换提供理论和实践依据。     

基于高压电缆载流量的同相多根并联电缆布置方式研究与相序优化

为了研究同相多根并联电缆不同布置方式的电缆群载流量,利用有限元软件COMSOL和MATLAB联合仿真,建立了同相多根并联电缆载流量计算模型;针对4种典型的布置方式,计算分析了电缆不同并联根数的子电缆负荷电流和电缆群载流量,并基于电缆群载流量最大,通过遗传算法对电缆相序进行优化研究。结果显示:采用正三角形排列方式的电缆群载流量高于水平排列,电缆回路采用纵向布置方式的电缆群载流量高于回路横向布置方式;对于同一排列方式的电缆,子电缆负荷电流分配不均匀程度越小,电缆群载流量越大;最优相序载流量分析表明,电缆最优布置为方式4(电缆回路纵向布置、电缆正三角排列),最优相序为ABC-BCA-ABC-BCA。     

地下电缆集群的优化运行

电力电缆载流量是决定电缆输送能力的一个重要参数,其值可采用IEC60287标准进行计算。因电缆集群在统一的载流量下运行,没有充分挖掘电缆的输送能力。为提高地下电缆集群的总体输送能力,在IEC60287标准基础上,以电缆群电流之和最大为目标函数,以每根电缆温度低于其最高额定温度为约束条件,采用障碍函数法和改进牛顿法求解极值,确定每一回路的优化运行电流。计算结果表明,优化运行策略可以提高电缆群输送电流约5%～6%,显著地提高了电缆的使用效率。     

控制电缆电阻值超标问题分析及实例计算

变电站运行中控制电缆电阻值超标极易带来事故隐患。采用实测的电阻值超标的控制电缆数据,对不同用途（控制及信号回路电缆、测量表计电流回路电缆、保护电流回路电缆、电压回路电缆）下控制电缆的长度进行了计算,得出该型号电缆在实际工程中使用的极限长度,为电力电缆设计、工程施工提供参考。     

基于内点法的高压电缆载流量优化研究

电缆集群以统一载流量为最大负荷电流运行时,未充分发挥电缆的总体送电能力,并非最优运行状态。为提高地下电缆集群的输送能力,以电缆群负荷电流之和最大为目标函数,在每根电缆运行温度小于最高额定温度的约束下,采用非线性内点法进行求解极值,确定每一回路的最优运行电流。结果表明电缆集群的优化运行可提高电缆群的整体输送能力5%左右,增强了电缆运行的经济性。     

高压直流电缆系统安全裕度试验研究

掌握高压直流电缆系统的安全裕度是保证电缆线路长期安全运行的前提条件。为获取高压直流电缆系统的最高使用电压,文中测试了电缆绝缘和附件绝缘的电导率,得出了电导率对温度和电场强度的依赖关系,并求出了电导率表达式。以±80 kV高压直流电缆系统为研究对象,提出了电缆系统安全裕度试验方法,采用逐级加压的方式测试了电缆系统在最高运行温度90℃下的击穿电压。根据电缆绝缘和附件绝缘的电导率计算了电缆系统击穿时的电场分布,通过对比电缆系统击穿时的电场强度与长期运行所需承受的电场强度,获得了电缆系统的安全裕度。研究表明,文中提出的试验方法能够获得高压直流电缆系统安全裕度,研究结果可为高压直流电缆工程的安全运行提供理论和试验依据。     

封面广告说明

浙江亘古电缆有限公司以“亘古牌”为注册商标,生产110kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆、架空绝缘电缆,截面1600mm^3及以下铝绞线及钢芯铝绞线,1kV及以下聚氯乙烯、交联聚乙烯绝缘电力电缆控制电缆,铜、铝电线,橡套软电缆、通讯配套软电缆和计算机电缆、分支电缆,船用、矿用、核电用电缆,阻燃、防火、防水、防蚁等特种电缆。     

谐波对电力电缆的影响

为解决非线性负荷产生的谐波所造成电网电压波形畸变问题,在采集输电现场数据结合实验结果的基础上,对谐波在电缆中产生的集肤效应、电缆对地电容、零序谐波的作用、电缆的高频容性效应进行了分析,探究了在输电电缆中非线性负荷谐波的产生机理,提出了为减小谐波影响的电缆结构设计要求。为抗谐波电缆的工程设计提供了理论参考。     

110 kV插拔式GIS电缆终端轴向传热分析

GIS电缆终端的轴向传热特性对电缆资产的可靠性与利用率均有重要意义。本文通过建立GIS电缆终端等效热路模型,理论分析其传热特性与载流热点,通过搭建了110kV GIS电缆终端大电流实验平台,激励800A至1200A稳态负荷电流,量化分析其轴向传热特性与影响范围。结果显示,GIS电缆终端轴向传热程度与载荷大小正相关,当载荷为1200A时,至高点温度为93.0℃,最大轴向温差可达15.4℃,已超过电缆线路的额定载流量。分析表明,GIS电缆终端轴向传热明显,其影响范围为尾管后1m左右距离,顶推弹簧截面处的导体为温度至高点,环境温度对GIS电缆终端与电缆本体影响权重等同并呈线性规律,本文研究结果可供电力调度及运行维护部门评估电缆线路载流量提供参考。