外半导电层对地电容与XLPE电缆绕组暂态特性

为了解交联聚乙烯(XLPE)电缆绕组变压器绕组外半导电层的对地电容对电缆绕组暂态特性的影响,改变试验绕组外半导电层对地电容进行对比试验,并基于前期仿真模型建立了考虑外半导电层对地电容影响的模型。试验和仿真的对比结果表明,绕组外半导电层对地电容对这类绕组暂态特性的影响较小。     

变频驱动分析中长线电缆传输模型应用对比

电缆单位长度电气参数对变频驱动系统电动机端过电压的影响不同,海洋油气开采变频驱动系统超长距离电缆(几十千米)加剧了末端的过电压现象;且变频器输出频谱复杂,电缆电气参数随电源频率的变化而变化。针对此,依据考虑集肤效应及半导电层频变特性的频域电缆精确数学模型,利用矢量拟合算法,将频域数学表达式拟合为分部分式形式,进一步等效为能够反映电缆频变特性的链式电路等效模型。通过对比电缆频变电路模型与π电路模型在远距离变频驱动中的波反射过电压分析结果,表明频变模型波速更快,π模型反射过电压倍数更高,且两种模型过电压倍数差值随电缆长度的增长而变大。考虑到两种模型计算量及分析结果与实际情况的准确性问题,建议针对所研究的电缆型号,在长度小于33 km时选择π模型,在长度大于33 km时选择频变模型进行相关分析。     

基于矢量拟合模型的交联聚乙烯电缆中局部放电传播特性仿真研究

近些年来交联聚乙烯电缆由于诸多优点在配电网中的用量越来越大。局部放电信号的检测及定位技术是电力电缆中绝缘状态监测的重要环节,因此研究局部放电信号在电缆中的传播特性是十分必要的。文中给出了考虑导体集肤效应和半导体层特性的单芯交联聚乙烯电缆模型,为了分析局部放电脉冲在时域中的传播特性,首先使用矢量拟合的方法对频域模型进行有理逼近,并在拟合结果的基础上,提出了电力电缆π单元集总参数模型。最后基于该模型对局部放电脉冲在两种具有不同半导体层特性的交联聚乙烯电缆中的传播进行了仿真。计算结果表明:电缆中的高频局部放电脉冲幅值具有较强的衰减;所述模型能够对电缆中的局部放电传播特性进行分析,为电力电缆的局部放电检测和故障诊断提供指导。     

加铜罩对XLPE电缆绕组外端口特性的影响

交联聚乙烯(XLPE)电缆绕组变压器[1-5]在运行时,由于铁心和外防护罩的影响,使得电缆绕组电感值发生变化和外半导电层对地电容比试验空心绕组的外半导电层对地电容增大许多.因此了解铁心和外防护罩对电缆绕组外端口特性的影响是很有必要的.本文用加铜罩的方法模拟防护罩的作用的方法,对试验绕组进行了对比试验,并在前期研究[6]的基础上建立了考虑外半导电层对地电容影响电缆绕组外端口等效电路模型.为该种新型变压器的设计、保护及试验技术提供了依据.     

XLPE电缆绕组的电路模型及其外半导电层暂态电压分布特性研究

以XLPE电缆为绕组的新型电力设备可能承受很高的暂态电压,而所用的XLPE电缆外部没有金属回流层,只有一层半导电层,因此深入了解其外半导电层的暂态特性很有必要.本文给出电缆绕组高频暂态下的电路模型,并将实际绕组的实测数据与仿真结果进行比较,两者吻合很好.这表明该电路模型可表达这类绕组外半导电层暂态时的表现,同时得出在冲击电压作用下,绕组前部的外半导电层是最薄弱部位及芯线与外半导电层间为电容耦合的结论.     

高压电机绕组电缆特性研究

介绍了新型电缆绕组高压电机并分析了绕组电缆的结构及特性,为解决绕组电缆外半导电层局部温升过高的问题,首先利用ANSYS软件仿真分析外半导电层的电场和磁场耦合场,确定了温升与接地电流的关系,然后采用PowerSim软件研究了外半导电层电阻对系统的影响。研究表明,外半导电层的电阻、接地电阻分布是决定其温升的关键因素。最后综合其它条件给出了外半导电层的合理电阻范围。     

基于OWTS 10kV XLPE电缆终端半导电层制作缺陷的实验研究

在10 kV XLPE电缆终端及接头安装过程中,如果半导电层的制作不当将会导致局部电场的畸变,最终会导致终端及接头的击穿故障。笔者对电缆终端剥除了铜屏蔽层、半导电层后的结构构建了电路模型。通过对模型的解析分析证明了XLPE与半导电层交界面电场同其周边介质类型以及介质倾斜角α有关。使用有限元仿真软件分3组情形对交界面综合场强及其切向分量进行仿真计算。仿真结果表明在半导电层右端涂抹倾斜角α=6°的硅脂效果最好。在分析OWTS实验原理基础上,对终端半导电层无倒角缺陷电缆进行了实验。实验结果表明,OWTS能够有效地检测出半导电层制作不当该类缺陷,并对其实验步骤进行总结。     

外半导电层经电阻接地后XLPE电缆绕组的暂态现象

为了研究电缆绕组变压器的暂态特性,笔者通过对无外金属屏蔽及护套的XLPE电缆绕组芯线加模拟雷电冲击电压,对外半导电层是否接电阻接地两种情况进行试验,得出了外半导电层接小电阻接地对芯线电压振荡有一定抑制及外皮电压最大值虽有一定的提高但震荡消失,有益于改善暂态特性的结论。     

中压电力电缆用半导电屏蔽料电阻率温度系数研究

中压电力电缆半导电屏蔽层的附加损耗与体积电阻率相关。电缆工作温度上升,半导电屏蔽层电阻增大,则电缆tg δ变大,半导电界面热效应变坏,影响电缆使用寿命,因此半导电屏蔽层电阻率的温度特性应平稳。相应的,半导电屏蔽层所用半导电屏蔽料的电阻率温度特性也应平稳。通过研究半导电屏蔽料的电阻率温度特性,认为通过考核电阻率的温度系数来评估半导电屏蔽材料的电气性能稳定性是一种可行且操作简便的试验方法,并给出了电气热稳定性较好屏蔽料的电阻率温度系数α范围。     

高压电缆半导电屏蔽料关键问题及研究进展

半导电屏蔽层作为高压电缆的重要组成部分,在电缆结构中起到均匀电场的作用。目前,我国高压电缆制造技术快速发展,然而高电压等级电缆料严重依赖进口,存在较多的技术壁垒。该文从高压电缆屏蔽料发展历程及关键问题、屏蔽料组成及关键性能参数、屏蔽料性能提升及改性3个方面综述了高压电缆屏蔽料的研究进展。首先,梳理高压电缆半导电屏蔽料发展历程,提炼当前屏蔽料面临的主要技术瓶颈和关键问题;其次,探讨屏蔽料导电和导热机理,从基体树脂、导电填充物和添加剂3个方面分析屏蔽料组成及性能,分析不同电压等级屏蔽料关键性能参数与技术要求;最后,探讨半导电屏蔽层配方,半导电屏蔽层–绝缘层界面特性和半导电屏蔽层性能对绝缘层电荷积聚特性的影响,并提出通过半导电屏蔽层改性抑制高压直流电缆绝缘层电荷积聚的方法。该文所做工作可为我国高压电缆半导电屏蔽料的研发、高压电缆性能评估提供理论参考。     

高压电缆半导电屏蔽材料研究进展与展望

半导电屏蔽层是高压交直流电缆的重要组成部分,起到消除电缆绝缘与导体/金属屏蔽界面缺陷、均匀电场的作用。本文阐述了半导电屏蔽复合材料的导电机理及正、负温度电阻系数（PTC/NTC）效应;分析半导电屏蔽层表面光滑度的影响因素,提出基于白光干涉三维表面轮廓扫描的表面光滑度精确评估方法;综述了聚合物基体和导电填料对半导电屏蔽复合材料体积电阻率及PTC效应的影响,表明高长径比填料与炭黑复配填充可有效改善其高温下的半导电特性。针对高压直流电缆,分析半导电屏蔽层界面能带结构对空间电荷注入和积聚的影响机理。最后,剖析现有国产半导电屏蔽材料的局限性,展望了热塑性环保型高压直流电缆用半导电屏蔽复合材料的发展方向。     

XLPE电缆绕组芯线与外半导电层间的暂态耦合特性

为了解XLPE电缆外半导电层与芯线的暂态电压耦合特性,测取了冲击电压下外半导电层及芯线的电压分布;给出了单匝电缆的等效电路模型。结果表明,冲击电压下芯线与外半导电层间为电容耦合。试验和计算结果吻合。     

一起电缆终端接头故障仿真分析研究

电缆附件的用量随着我国城市电缆网络的发展得到了越来越广泛的使用,然而电缆附件由于制作工艺或运行环境的影响,故障率仍居高不下.分析了一起由工艺质量引起的电缆终端接头故障,解剖后发现半导电层具有较多的凸起和尖刺,随后通过有限元仿真软件建立电缆终端模型,仿真分析了半导电层无凸起、存在凸起及存在凸起且伴随气隙时的最大电场强度,得出在半导电层制作工艺不良产生凸起的情况下会引发局部放电,最终导致终端击穿故障.     

电缆绕组变压器外半导电层中的电流特性

电缆绕组变压器的线圈所用的电缆为去掉外金属护套的电缆,当绕组芯线上存在高频电压时,在其外半导电层上会产生相同频率电压与电流.为了研究外半导电层内的电流大小与芯线内电压、电流等参量之间的关系,首先利用有限元法对外半导电层中的涡流电流进行计算,然后对绕组外半导电层的等效电路进行了研究,最后通过与实验相比较的方法,分析了电缆绕组变压器外半导电层中电流产生的原因,并研究了半导电层材料的电阻率对其内部电流幅值的影响.     

考虑电缆和架空线参数频变特性的直流电网阻抗建模

电缆和架空线固有特性不同,导致二者故障电流特性有所差异。分析直流电网阻尼特性可以对电网故障电流特性进行研究,但直流电网阻抗建模往往忽略输电线路参数的频变特性,使得建模结果无法精确反映直流电网的阻尼特性。针对此问题,本文基于矢量拟合提出了一种考虑输电线路参数频变特性的直流电网阻抗模型。此模型阻尼特性与依频模型直流电网扫频结果相比,均方根误差低于0.6,准确性高于简化模型;随后,基于该模型幅频特性对比分析了电缆与架空线电网故障电流时延、初始上升率和幅值的差异,同时明确了电网关键参数改变对电缆和架空线电网幅频特性的影响,得出了与架空线相比电缆电网故障电流对感性关键参数变化更敏感的结论。对称单极双端系统极间短路故障的仿真结果显示,桥臂电感上升时电缆电网故障电流上升率比架空线电网高24.96%,验证了阻抗建模及理论分析的正确性。     

预制式电缆终端应力锥安装错位的影响分析

运用有限元法,研究了电缆终端应力锥安装错位时的高压静电场的分布和数值大小,计算了加载110 kV恒定电压于电力电缆上时,其终端的静电场分布与数值。应力锥正确安装时,覆盖电缆半导电层为60 mm,分析了应力锥覆盖电缆半导电层50、46、73 mm的电场分布和半导电层末端周围的电场畸变。最后对不同模型的仿真结果进行了比较,得出,应力锥安装过盈时,即覆盖半导电层超过60 mm,电场畸变严重,在工频下存在剧烈的局部放电现象。通过现场试验,验证了有限元分析结果的正确性。     

塑料电力电缆半导电屏蔽层的附加损耗

综述了中高压塑力缆具有半导电屏蔽层后造成电缆表现 tgδ增加的附加损耗的由来,并通过模拟试验、数学模型和等值电路进一步论证塑力缆半导电屏蔽层的电气参数——电阻率ρ——的限定值,及其对电缆表观 tgδ、半导电层电阻率稳定性的影响。     

考虑频变参数的交联聚乙烯电缆中局部放电传播特性的时域分析

为研究电力电缆中局部放电脉冲的传播特性,并综合考虑导体集肤效应和半导体层等因素的影响,总结了单芯交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆的频变模型。为进一步将该模型应用于时域分析中,使用矢量拟合方法对解析模型进行有理化近似。在拟合结果的基础上,提出了等效的Г型集总参数电路模型。基于该电路模型对具有不同复介电常数半导体层的中压XLPE电缆进行仿真,并与采用ATP中改进的J-Marti模型计算结果进行了比较,同时还对Gauss型和不对称型两类放电脉冲的传播特性进行了研究。计算结果表明:电缆中的高频局部放电脉冲幅值具有较强的衰减;在色散因素的影响下,Gauss型脉冲会产生不对称现象;所述模型能够对电缆中的局部放电传播特性进行分析,为电力电缆的局部放电检测带宽和故障诊断提供参考。     

矿用高压屏蔽电缆结构对电场分布的影响

为了研究矿用高压屏蔽电缆结构尺寸对电场分布的影响,以6/l0 kV MYJV22矿用XLPE电缆为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立了电缆结构模型,分析电缆半导电屏蔽层、绝缘层厚度、线芯半径及电缆长度对电场分布的影响,并通过电缆绝缘击穿强度的分析对研究结论进行了验证。结果表明:电缆中最大电场强度位于导体屏蔽表面处,且半导电屏蔽层结构对改善绝缘径向电场分布有很大的作用;最大电场强度随着绝缘层厚度的增加而减小,而击穿强度变化不大;随着电缆长度的增加,最大电场强度与击穿强度略微下降;随着线芯截面的增大,击穿强度随之下降,但绝缘层承受的最大场强也相应减小。     

110kV三相交叉互联电缆的频变模型及局放仿真分析

由于技术上和经济上的优点,交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆在高压和超高压领域的应用越来越多。局部放电检测是判断电缆绝缘状况的有效的方法,交叉互联电缆系统中的局部放电信号存在复杂的互扰问题,给实际带电检测带来很大的困难,有必要分析交叉互联电缆系统中局部放电的传播特性。研究表明,半导电层对局部放电信号的高频分量有着严重的衰减和色散作用,基于Blackburn等学者提出的改进型电缆模型的原理,经过适当调整参数,建立了三相交叉互联电缆系统的J-Marti频变模型,并对该系统中局部放电的传播特性进行了仿真分析和试验验证。试验结果表明:该模型能够合理地解释局部放电信号在三相交叉互联电缆系统中的传播规律。