单相电流对三芯钢带铠装电缆载流量试验结果影响程度的研究

采用剥掉铠装层通以单相电流模拟三芯钢带铠装电缆通以三相电流,将敷设于电缆沟中的完整电缆段和剥掉铠装层电缆段串联加载不同的电流进行载流量试验,对比研究了两者的温度;根据电磁场理论,计算了载流量试验中的铠装损耗。按照IEC载流量计算标准,研究了铠装损耗对载流量影响的程度。研究表明,三芯铠装电缆加载单相电流时的铠装损耗不可忽略,但对载流量的影响不超过4%,且偏保守。     

220kV电力电缆提高载流量的方法

电力电缆长期载流量是指电缆在最高允许工作温度下,电缆导体允许通过的最大电流.当电缆通过长期负载电流达到稳态后,电缆各结构部分中产生的损耗热量(包括导体、介质、护层和铠装层的损耗等),继续向周围媒质散发.通过对载流量的计算,从电缆结构、优化敷设环节等方面,提出提高220 kV电力电缆载流量的一些方法.     

基于灵敏度法的三芯电缆线芯温度影响因素分析

为了动态提高三芯电缆的实时载流量以及保证电缆安全稳定运行,对影响三芯电缆线芯温度的两个主要因素进行了分析,通过利用生物学中局部灵敏度的概念,分析了环境热阻与环境温度对三芯电缆线芯温度的影响。同时,搭建了10 k V三芯电缆载流量试验场,并模拟了空气敷设和土壤敷设下的三芯电缆温升试验。理论分析与实验结果可得:空气敷设时,随着加载电流的增大,环境热阻对电缆线芯温度的灵敏度增加,且都处于灵敏等级;土壤敷设时,环境热阻对电缆线芯温度的灵敏度处于不灵敏等级;同一加载电流下,外界环境热阻的变化对于电缆线芯温度的影响很大。两种不同敷设情况下,当三芯电缆线芯温度相等时,相比空气敷设情况,加载电流为200 A,土壤敷设时,电缆载流量可以提高3.6%;加载电流为300 A,土壤敷设时,电缆载流量可以提高8.1%;加载电流为400 A,土壤敷设时,电缆载流量可以提高9.2%;加载电流为500 A,土壤敷设时,电缆载流量可以提高22.3%。当三芯电缆运行状态未达到稳定时,电缆线芯温度主要由加载电流的大小决定;当三芯电缆运行状态达到稳定时,电缆线芯温度的变化趋势与环境温度变化趋势基本相同,线芯温度由敷设环境温度决定。     

电气化铁路27.5kV单相单芯交联聚乙烯电缆载流量计算

电气化铁路单相供电电缆是电气化铁路运行的关键组成部分,为获得铁路专用27.5kV单相单芯交联聚乙烯电缆的载流量,通过仿真计算的方法进行了研究。首先对电缆的运行情况进行分析,用有限元法对比计算了单相供电与三相供电条件下电缆金属护套涡流与环流损耗。在对电缆的环流损耗与涡流损耗计算的过程中,通过对计算单元自由度的修改与温度场的耦合,为电气化铁路单相供电电缆载流量计算建立更为精确的计算模型。在该模型的基础上,根据铁路电缆实际敷设环境,分析了不同接地方式、线芯间距、回路数量、媒质热阻、环境温度下电缆载流量的变化。结果表明:双端接地方式下铁路单相供电电缆金属护套层环流损耗较三相供电提高约75%,单端接地方式下相位影响不明显;电缆温升受相邻电缆间距、周围媒质热阻及温度影响较大;回路数增多,受临近电缆的影响,中间电缆的温升将导致电缆整体载流量下降。     

单芯海底电缆金属护层及铠装层环流的数值分析与计算*

为保障机械强度,海底电缆一般都装设金属铠装层,因此海底电缆环流包括金属护套和铠装层环流。而海底电缆环流会加快绝缘老化,并降低线芯载流量。为此,针对两端互联接地、中间分段短接的三相单芯海底电缆系统,建立了海底电缆环流计算模型,并根据电磁场理论对海底电缆电感参数进行了分析,据此计算了不同负荷电流下的海底电缆金属护层和铠装层环流。计算结果表明,线芯电流增大时,金属护套和铠装层环流随之增大,且环流和线芯电流成正比例变化规律。     

单芯XLPE电力电缆负载试验与铠装结构选型

通过非铠装、具有隔磁措施的钢丝铠装和全钢丝铠装单芯交联聚乙烯 (XL PE)绝缘电力电缆的模拟负载对比试验 ,证明单芯钢丝铠装电缆中的钢丝铠装结构 ,无论是否隔磁措施 ,都会产生大量的铠装损耗 ,大大降低电缆的载流量水平 ,严重时 ,可导致电缆热击穿。     

单芯海缆不同铠装材质损耗的对比研究

分析了钢丝铠装及铝合金丝(非磁性)铠装海缆的损耗和温升差异。对两种铠装型式的海缆进行通流试验,并开展相关测试,包括海缆内部各层与线芯导体的互感值测试、铅包与铠装不同连接方式下的海缆损耗测试、铅包铠装并联接地点串入不同阻值电阻器时的海缆损耗测试、不同工况下海缆通过大电流时的稳态温升测试。基于大量实验数据,总结得出铝合金丝铠装海缆有利于降低海缆损耗和导体温度,提高海缆载流量。     

单芯XLPE电池电缆负载试验与铠装结构选型

通过非铠装，具有隔磁措施的钢丝铠装和全钢丝铠装单芯交联聚乙烯（XLPE）绝缘电力电缆的模拟负载对比试验，证明单芯钢丝铠装电缆中的钢丝铠装结构，无论是否隔磁措施，都会产生大量的铠装损耗，大大降低电缆的载流量水平，严重时，可导致电缆热击穿。     

提升海底电缆载流量的2种方法及其试验研究

针对大长度单芯海底电缆的铅包及铠装损耗引起的载流量下降甚至海缆故障的问题,提出了2种解决方法:将钢丝铠装换成铝合金丝铠装(相对磁导率较小)以及在铅包铠装回路串联电阻。在一定理论分析的基础上设计了岸滩环境下海底电缆热循环试验系统,针对110 k V单芯海底电缆展开一系列对比试验,包括互感测试、损耗测试、温升测试等。探索并验证了采用该2种方法降低海缆损耗、保护海缆及提高载流量的工作原理及改善效果。结果表明,铅包环流对铠装层具有屏蔽作用,因此改变铠装材质和串接电阻可使得被试海缆载流量分别提高了24.2%和9.68%。     

基于电磁-热耦合原理的三芯铠装电缆在低频输电方式下的损耗特性研究

精确分析电缆损耗特性是提高海底电缆经济性、实现深远海风电高效输送的关键问题之一.为此,该文建立三芯铠装电缆的电磁-热耦合仿真模型,研究了缆芯电流在低频输电方式下的不均匀分布特性,并以此为基础,分析IEC标准计算护套感应电压、损耗因子及载流量的误差.研究结果表明,缆芯电流密度平均值点偏离缆芯中心,偏离距离随输电频率的增大而增大,并导致IEC标准计算的护套感应电压和损耗做同向变化,当缆芯半径大于24mm时,护套损耗因子误差明显加剧;当缆芯截面积取2000mm2时,分频及工频下的载流量误差分别达10％和15％左右.计算结果为合理地确定海底电缆载流量奠定了基础.     

一种测定三芯电力电缆内各相芯线位置的方法

为解决三芯电力电缆质量检验过程中内部各相芯线位置难以测定的问题,提出了一种测定三芯电力电缆内各相芯线位置的方法。具体地,通过在三芯电力电缆外表面轴向横截面对称地安装2个磁传感器,在给该电缆内某单相芯线施加电流激励后,用磁传感器测量所在位置处磁感应强度的切向分量;根据2个磁传感器的测得量值,利用安培环路定理以及该单相芯线中心位置与磁传感器位置之间的几何关系,求解该单相芯线中心到三芯电力电缆中心的距离,以及该单相芯线中心和三芯电力电缆中心的连线与y轴之间的夹角,即可求解出该单相芯线的位置;通过给三相芯线分别施加电流激励,便可分别测得三相芯线的位置,从而实现对三芯电力电缆内各相芯线位置的测定。电磁场有限元仿真试验和解析模型计算的结果表明,此方法准确性高,对三芯电力电缆生产工艺水平提高和质量检验具有指导价值。     

Partial discharge measurement on three-core belted power cables

It is shown that the partial discharge (PD) characteristics of three-core belted-type cables determined using single-phase testing techniques may differ greatly from the actual discharge performance of the cable when subjected to three-phase voltage conditions in service. To achieve meaningful results concerning the voltage ratio and the life expectancy of the cable, careful considerations must be given to the way of energizing the cable and PD response characteristics of single-phase test configurations. An example of erroneous single-phase testing techniques is a circuit which gave an error of up to 88% lower discharge level as compared with three-phase detection. A novel technique was developed in which single-phase voltage was applied to one core, the other two cores were earthed, and the sheath was left floating. The PD detection used a coupling capacitor connected to the energized phase     

确定测量三芯电力电缆芯线电流用磁传感器安装偏角的方法

为解决用磁传感器测量三芯电力电缆各芯线电流过程中磁传感器难以准直的问题,文中提出了一种确定磁传感器安装偏角的方法。采用4个磁传感器,在三芯电力电缆表面4个不同位置测量磁感应强度的切向分量;采用"扫描"算法,消除磁传感器安装偏角在计算过程中带来的非线性影响,将非线性方程组转化为线性方程组进行求解;根据磁传感器的测得值和三芯电力电缆的设计参数,得到各磁传感器的安装位置与电缆内相应芯线的偏角,并可进一步求解出三芯电力电缆各芯线电流的实际大小。电磁场有限元仿真试验和解析模型计算的结果表明,此方法具有较好的准确性,对三芯电力电缆运行状态的有效、准确监测具有指导价值。     

XLPE交流电缆线路改为直流运行的载流量设计与分析

在现役XLPE交流电缆线路的直流改造中,载流量的合理设计是关键问题之一,决定了改造线路的传输容量和运行可靠性。文中对同一线路在交、直流电压下运行时的等效热路模型及载流量解析算法进行了对比,分析了造成交、直流线路载流量差异的关键因素,并以空气敷设的三芯10 kV XLPE电缆为例,进行了同一线路在相同敷设条件下的交、直流载流量模拟试验。研究发现,目前直流改造所涉及的现役XLPE交流电缆线路,在进行直流载流量评估时,绝缘温差要求不成为限制条件,仅需考虑线芯温度限制、按照IEC60287-2017推荐方法进行计算;在线芯电阻、金属护套损耗、载流芯数、环境热阻及线芯允许长期工作温度等影响因素中,交流电缆改为直流运行后线芯允许工作温度由90℃下降为70℃,在很大程度上抵消了其他因素对载流量的有利贡献;10 kV XLPE电缆载流量模拟试验数据和解析计算结果吻合,偏差很小,验证了解析计算方法的有效性。对10、35 kV三芯和110 kV单芯电缆在不同典型敷设情况下的交、直流载流量计算显示,改为直流运行后,三芯电缆的载流量略有增加,单芯电缆稍有下降,变化幅度均未超过6.5%。     

变压器磁饱和对低压变频器驱动高压潜油电机系统影响

介绍了海上采油平台上实际应用的一种低压变频器驱动的高压潜油电机系统构成,论述了系统中低电压变频器、三相正弦波滤波器、三相升压变压器、三芯长电缆和高压潜油电机等关键设备的选取原则。系统中的三相升压变压器主磁路磁密设计值比较低,以防止变频器采取低频电压补偿恒压频比控制方式起动潜油电机时,由于磁路饱和而引起的变频器输出电流直流暂态分量过大现象。为此,搭建了低频变频器高压驱动高压潜油电机系统仿真模型。仿真结果表明,该直流暂态电流分量幅值较大、衰减速度较慢。     

磁性不锈钢丝编织铠装损耗的实验研究

本文介绍了上海电缆研究所对单芯交联聚乙烯电力电缆的磁性不锈钢丝编织铠装损耗开展的实验研究和理论计算 ,证明磁性不锈钢丝编织铠装的损耗可达铜损耗的 1 .9倍 ,降低了电缆允许的载流量。该实验研究为工程应用提供了依据     

空气敷设下10kV三芯电缆应急时间计算

当10 kV三芯电缆因故障或检修而需要加载较大的应急负荷时,在电缆导体温度达到最高温限值之前,电缆允许过载的应急时间为多长,是电力部门极其关注和亟待解决的问题。为此以空气敷设的10 kV三芯电缆为研究对象,建立了电缆本体及空气介质的暂态热路模型,并将其等效简化为一阶RC暂态热路模型,计算了10 kV三芯电缆热时间常数,推导出空气敷设三芯电缆在应急负荷下应急时间的计算公式,并设计了空气敷设电缆在不同初始负荷下的应急温升实验,通过对比实测和理论计算数据,验证了该模型和应急时间计算公式的可靠性,可为应急状况下指导电力负荷调度和控制电缆检修工作的时间提供重要参考。     

Reduction of stray currents and magnetic fields from single-phasepower distribution systems

This paper describes a simple, straightforward method for reducing stray currents and external magnetic fields from single-phase power distribution systems through the installation of a 1:1 current transformer. The current transformer magnetically couples the phase conductor and neutral conductors of a power cable, thereby forcing the return current to travel through the neutral rather than through other paths. Furthermore, if the phase conductor and neutral are sufficiently close together (preferably concentric), the magnetic field created by the return current in the neutral cancels the field created by the current from the phase conductor, thereby eliminating magnetic fields. This isolates the power cable from its environment while allowing it to remain solidly grounded. The current transformer may be applied to all sizes of power distribution systems, from underground residential distribution systems to wiring within buildings. This paper explains the theory behind this method, discusses possible practical applications of the method, and reports the results of a test installation by the City of Austin. These results show that the method can virtually eliminate stray currents and magnetic fields emanating from power distribution systems. However, more research should be done before the method is put into practice