外置光纤光栅传感器测量电缆附件界面压力的方法研究

电缆与附件的界面压力是确保电缆附件长期可靠运行的关键.迄今为止,电缆与附件界面压力的测量方法均为内置压电传感器的离线式测量.该方法操作困难,对电缆与附件界面具有一定的破坏性,且离线式测量不能实时反映电缆附件运行过程中面压的变化特性.因此,提出了一种外置光纤曲率传感器在线测量电缆与附件界面压力的新方法.基于纯弯曲理论制备...     

高压电缆接头过盈量与面压关系的仿真研究

电缆附件与电缆主绝缘间的握紧力是保证输电线路安全运行的关键,而实际测量附件绝缘与电缆界面的压力非常复杂,这对电缆附件的结构设计及判断老化情况带来诸多困难。针对电缆附件用硅橡胶绝缘,通过实际测量电缆绝缘XLPE及附件硅橡胶料的弹性模量,利用ANSYS软件建立10 kV电缆附件三维仿真模型,分析了电缆附件过盈量与面压之间的关系。     

双光纤温度补偿法测量高温下电缆与附件界面压力的方法

电缆与附件的界面压力和电缆附件的安全运行密切相关,为此提出了一种采用光纤光栅温度补偿曲率传感器在线测量高温下电缆附件界面压力的新方法。首先基于光纤光栅传感机理、纯弯曲数学模型、厚壁圆筒模型,选用道康宁Sylgard–184硅橡胶制备了光纤光栅温度补偿曲率传感器,之后测量了不同扩径率下10kV电缆附件常温和高温下的界面压力值。研究表明：该光纤光栅曲率传感器温度补偿测量偏差为-7.74%～7.01%,随着温度的升高(从30℃至60℃),电缆附件的界面压力值逐渐增大,其测试结果与传统压电传感器的测量结果趋势一致。该方法有望用于评估运行于复杂温度环境下的实体电缆附件界面压力的长期可靠性。     

半导电层的高频特性对电缆附件内电场分布的影响

电缆附件常常在系统电压开合闸过程中发生故障,除了高频暂态过电压的原因外,电缆附件材料的高频特性也值得关注。本文基于35 kV冷缩式电缆附件及电缆,测量了附件用绝缘料三元乙丙橡胶(EPDM)、硅橡胶(SIR)及其半导电料与电缆用绝缘料交联聚乙烯(XLPE)及其外半导电料在MHz～GHz的介电频谱。根据测量结果,仿真计算了35 kV电缆中间接头在直流电压、交流叠加暂态(MHz～GHz)、直流叠加暂态(MHz～GHz)过电压下的内电场分布。结果表明:对于EPDM、SIR附件绝缘料及XLPE电缆绝缘料,当频率从MHz升高至GHz时,介电常数几乎不变,但电导率上升了2～3个数量级;对于电缆及附件用半导电料,当频率从MHz升高至GHz时,电导率增大,介电常数减小,其中电缆外半导电料的电导率和介电常数变化更大。仿真结果显示,在高频暂态电压作用下,电缆本体与附件界面处场强将超出设计安全值,在施加频率为1 MHz的电压时,电缆附件电场分布符合设计安全值,当施加频率达到100 MHz和1 000 MHz的电压时,附件橡胶绝缘与电缆绝缘界面电场分别达到2.765 kV/mm和5.613 kV/mm,有可能造成界面击穿故障,从而影响电缆附件的运行可靠性。     

高温对交联聚乙烯电缆/硅橡胶预制件接头界面压力影响的仿真研究

高压电缆接头与电缆主绝缘间的握紧力是确保输电线路安全运行的关键。实际电缆及附件运行中的温升可能导致界面压力变化,但由于接头与电缆过盈配合,面压测量困难,难以实时检测面压和判断老化情况。针对电缆附件用硅橡胶绝缘,通过实际测量电缆绝缘交联聚乙烯及附件硅橡胶料在不同温度下的弹性模量值,基于塑性力学理论,利用ANSYS软件建立10 kV电缆接头三维仿真模型,分析了温度变化对电缆接头界面压力的影响。     

长期冷热循环对电缆附件界面压力的影响

电缆附件与本体之间的界面压力是影响电缆稳定运行的关键,为探究长期冷热循环对电缆附件界面压力的影响,设计了界面压力测试系统,采用冷热循环的温度控制方式模拟电缆冷热负荷运行状态进行冷热循环实验,并对实验前后的电缆附件硅橡胶材料进行了动态热机械分析。结果表明：长期冷热循环下的硅橡胶材料在测试温度段下弹性模量明显上升。此外,随...     

预制型电缆附件沿面放电试验研究

试验研究了电缆附件与电缆主绝缘结合界面的沿面放电 ,认为放电电压与界面压强和界面状态密切相关。提高附件材料的定伸强度、采用预扩张工艺保证界面握紧力是防止电缆附件沿面放电击穿事故的重要措施     

用于抑制界面空间电荷的直流电缆附件设计

空间电荷积聚在电缆附件绝缘界面上会引起局部电场发生畸变,已成为直流电缆附件发展的主要制约因素。为此,提出了一种新的直流电缆附件设计理念,采用与电缆绝缘相似的交联聚乙烯材料模注在电缆绝缘层上制作成应力锥和附件的增强绝缘层,使得直流电缆附件的增强绝缘层与电缆绝缘层在交界面处融成一体,一定程度上消除了界面,进而从根本上改善了原界面上空间电荷的积聚情况。依据该设计理念研发的±200 k V直流无界面电力电缆附件已经按照国际大电网会议CIGRE TB 496推荐的试验方法通过型式试验,验证了该设计理念的正确性。     

中压电缆缺陷原因及其状态检测技术现状

珠三角地区中压电缆附件及电缆本体绝缘缺陷原因统计表明,除外力破坏,引起配电电缆附件和电缆本体缺陷的两大主要原因分别是附件绝缘中潮气气泡等杂质和电缆附件与本体接连不紧,以及电缆绝缘中的微创和绝缘屏蔽表面突起。综述了现有的电缆状态检测的方法和应用现状,特别对电缆带电局部放电检测方法及应用现状进行了详细的研究。研究表明,我国电力电缆(尤其是中压电缆)状态检测处于研究及初步的应用研究阶段,存在较多的问题,需要积累经验。     

硅脂环境下电缆中间接头界面压力演变规律研究

在安装电缆附件时,通常会在电缆附件硅橡胶(SR)绝缘和电缆本体交联聚乙烯(XLPE)绝缘的界面处涂覆硅脂,硅橡胶吸收硅脂后会对界面压力产生影响.采用实验和仿真相结合的方法对电缆接头SR和XLPE之间的界面压力进行研究,通过实验测得硅橡胶吸收硅脂后弹性模量的变化,并将其分配到三维模型中进行仿真.结果表明:硅脂环境下,硅橡胶扩张程度越大,质量变化率越大,弹性模量越小.电缆接头SR和XLPE之间的界面压力随吸收硅脂时间的增加而减小;电缆接头扩张程度越大,界面压力越大,界面压力的降低速度越快;界面压力随摩擦系数的增加而略微减小.     

冷热循环单周期内电缆附件XLPE-SiR界面局部放电演变特性研究EI北大核心CSCD

电力系统的日负荷特性导致配电电缆处于持续的冷热负荷循环状态。现场经验表明,在电力系统负荷突变或环境温度变化剧烈过程中,电缆附件绝缘故障频繁发生,而对于这种运行条件下的电缆附件界面绝缘特性的研究却鲜有报道。为此,该文对电缆附件界面预制传感器,探究冷热循环单周期内的界面压力变化情况。首先,对预置半导电突起缺陷的电缆附件进行50个周期的冷热循环预老化实验。随后,将一个冷热循环周期内附件面压及温度变化情况与一个周期内的局部放电情况进行对比分析。实验结果表明,在一个冷热循环周期内电缆附件的局部放电将经历4个阶段,在温度上升与下降阶段都将出现短暂的局部放电活跃现象,而在温度恒定、界面状态稳定时,局部放电反而相对受到抑制。经分析,认为该现象是由于冷热负荷循环过程中界面温度与界面压力两方面因素相互作用而导致的。最后,从硅橡胶主绝缘的材料特性与界面空腔放电的角度出发,解释了一个冷热循环周期内附件界面局部放电行为特性。     

机械应力对硅橡胶高压电缆附件运行可靠性的影响

近年来由于高压电缆附件产品（终端与接头）的加工制作、安装施工不当等原因而引发了多起电缆线路故障,导致了爆炸、火灾等,造成了严重的经济损失,并给电网的安全运行带来了极大的风险隐患。为此,针对近年国内发生的多起重大的、具有共性特点的高压电缆附件工程热点故障案例,对故障及非故障接头进行了电树枝观测、材料性能试验以及电场、力学仿真计算,剖析了多起故障发生的共性原因及机械应力对高压电缆附件长期运行可靠性的重要影响作用。研究结果表明：电缆附件预制件承受的机械应力过大时将致使其环向机械应力增加,极端情况下可能导致电缆附件绝缘介质内部发生结构损伤和破坏,即使在较低电场强度下也可诱发电树枝,最终导致电缆附件绝缘介质本体击穿;而电缆附件预制件承受的机械应力较小时,会导致电缆附件预制件与电缆绝缘表面界面压力过小,进而会在界面处产生微小气隙等缺陷,引发界面放电。该分析结果可为后续硅橡胶高压电缆附件结构选型优化、试验检测以及安装质量控制等技术研究和工程实施提供借鉴。     

温度梯度场下硅橡胶与交联聚乙烯界面上空间电荷的形成机理

电缆附件（终端或接头）绝缘与电缆绝缘构成的复合绝缘中,不同介质的分界面以及电极与介质的分界面一般为绝缘的薄弱点,原因是其附近积聚的空间电荷引起的局部电场强度过高。另外,电缆负载运行时的温升效应使得直流电压下附件复合绝缘电导发生梯度变化,改变了复合绝缘及界面的空间电荷的积聚和场强分布。为了解温度梯度下电缆附件复合介质中空...     

高压电缆附件的电场及界面压力设计

电场分布和界面压力是现代高压电缆附件的基本设计内容,其正确性和精确度会直接影响所设计的电缆附件的性能.高压电缆附件中包含着很多界面,尤其是位于场强控制元件和电缆绝缘体之间的界面性能对电缆附件的品质起着决定性的作用.界面的性能不仅与材料品质、安装条件以及表面的处理状态有关,还受应力和温度因素的影响,因此界面的设计是电-力...     

分界面电场控制对电缆附件性能的影响

为了研究电缆附件绝缘结构中应力锥与电缆绝缘在分界面处有缺陷(气隙、杂质)时,电缆附件的电场分布与缺陷处的电场强度,运用有限元方法,以220 kV高压电缆附件为模型,采用ANSYS软件模拟接头的三维电场分布情况,并与二维轴对称电场分析结果进行比较;为了保证分界面处的电气性能,采用与电缆附件相同的材料制成的试块进行试验,确定能够满足电缆附件电气性能的界面压力。     

界面形态对XLPE-EPDM复合界面放电特性的影响研究

电缆主绝缘与附件绝缘之间的界面击穿是电力电缆绝缘破坏的主要形式,为此有必要对固体复合界面击穿机理、放电特性进行研究.以XLPE-EPDM复合界面为研究对象,基于表面接触理论及界面放电试验,通过显微镜观测界面微观形貌并提取界面形态特征,研究了界面接触形态对复合界面放电特性的影响规律.结果表明,复合界面绝缘强度与界面形态特征之间有较好的关联性.随着表面粗糙度的减小,界面实际接触面积比例增大,接触点密度增大,气隙尺寸减小,界面形态改善;而局部放电起始电压、界面击穿电压均有所上升,放电重复率及放电功率均下降,局部放电强度降低.本研究为改进电缆附件材料与结构设计、选型、指导电缆附件安装工艺及电缆故障检测提供了理论基础.     

基于超高频法的高压电缆附件局部放电检测

局部放电检测是识别高压电缆及其附件绝缘缺陷较为有效的方法。为了保证电力系统的安全运行,及时发现电缆及其附件内的绝缘故障,设计了电缆附件故障缺陷模型,用超高频法对电缆附件进行了局部放电检测。测试结果表明:电缆附件内的悬浮放电与内部气隙放电在放电量、局部放电灰度图上差异较大,试验结果为区分两种绝缘故障缺陷提供了依据。     

极端运行环境温度下模拟机车电缆与附件绝缘界面压力的松弛特性

近年来，高速机车用柔性电缆终端在极端环境温度下事故频发，严重影响了铁路运输安全性。为此，根据实际机车运行的极端运行环境温度(–40～90℃)，通过对比与分析电缆附件用硅橡胶材料在高温、低温及高低温循环过程中的弹性模量变化及其扩张态下的应力松弛特性，探讨了极端运行环境温度对电缆与附件绝缘界面压力的影响规律。研究结果表明：扩张态的硅橡胶材料在高温90℃下的面压松弛率近30%，在低温–40℃下的面压松弛率约10%～20%，而在高低温循环(–40～90℃) 120 h后，面压松弛率高达50%。因此，极端环境温度下电缆与附件绝缘界面压力的大幅度下降或将对机车电缆终端的绝缘性能产生显著影响。     

中高压XLPE电缆故障种类及机理辨析

以设备故障的浴盆式曲线为主线,描述了中高压XLPE电缆的故障种类,并对其故障机理进行了剖析。归纳分析显示,XLPE电缆的初期故障主要为电缆附件故障,主要由附件安装缺陷、附件与电缆绝缘尺寸不匹配等引起,也包含绝缘材料缺陷所导致的电树枝击穿,以及安装未严格按设计要求进行所导致的电缆局部过热所引起的绝缘击穿事故;末期故障主因为绝缘老化,主要出现在电缆本体,如水树枝逐渐生长最终引起电树枝击穿等;导致中期故障的原因最难判别,因为中期故障可能出现在电缆的任何位置,而且导致故障的原因较多,如主绝缘的电树枝、水树枝老化、电缆外护套损伤导致局部过热,以及由于电缆附件橡胶绝缘老化导致回弹力下降所引发的电缆绝缘故障等。     

基于超高频法的高压电缆附件局部放电检测

局部放电检测是识别高压电缆及其附件绝缘缺陷较为有效的方法,为了保证电力系统的安全运行,及时发现电缆及其附件内的绝缘故障,设计了电缆附件故障缺陷模型,用超高频法对电缆附件进行了局部放电检测。测试结果表明,电缆附件内的悬浮放电与内部气隙放电在放电量、局部放电灰度图上差异较大,试验结果为区分两种绝缘缺陷提供了依据。