含防爆盒的三芯电缆中间接头散热性能及载流量研究

为了避免电缆遭受外力破坏,防止中间接头故障后蔓延至临近电缆,电缆中间接头需加装防爆盒,如此势必延长中间接头热传导的路径,影响其散热性能。为了进一步探究配电网三芯电缆中间接头加装防爆盒后的温度及载流特性,本文以20kV三芯电缆中间接头为例,建立考虑接触电阻的三芯电缆中间接头磁-热耦合模型,计算了289A电流下含防爆盒的中间接头温升,对比运行数据验证了仿真计算的准确性,然后进一步分析了防爆盒对中间接头载流量的影响规律。结果表明：防爆盒内的空腔会大大降低中间接头的散热性能,相比于电缆本体时,载流量约下降37.1%,而灌注环氧树脂ab胶后,可以大幅度增强中间接头的散热,相对于未灌胶时载流量提升近41.1%。研究结果可为防爆盒的设计及中间接头运维的制定提供参考,有益于电缆的安全稳定运行。     

三芯电缆接头温度场计算

电缆接头是电缆线路运行中的薄弱环节,接头的绝缘状态与接头内部的温度直接相关,研究三芯电缆接头内部温升具有重要意义。首先,建立了三芯电缆接头及本体的3维模型,根据接头不同部位的形状采用不同的剖分方式,并将不同形状的网格通过网格耦合进行连接。然后,在考虑接头接触电阻情况下研究了模型中电缆本体的长度对接头温度分布的影响,选择合适的电缆本体长度,并仿真了三芯电缆接头模型的稳态和暂态温度场。最后,在三芯电缆接头温升试验平台开展试验,比较了接头内部温度的测量值和仿真值,相对误差不超过9%。结果表明该文建立的三芯电缆接头模型计算结果准确,可满足工程应用需求。     

10kV油纸绝缘电缆与XLPE电缆热缩中间接头安装

介绍了 10 k V油浸纸绝缘电缆与交联聚乙烯电缆通过热收缩中间接头对接的新工艺 ,新工艺施工方便并可节省投资。     

基于多物理场耦合的高压电缆接头防爆装置端头部位结构的优化设计

针对现有的高压电缆接头防爆装置在端头部位普遍存在的应力集中问题,利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元仿真方法,对高压电缆接头防爆装置的端头部位弯曲弧度进行了优化设计。基于三层迭代算法得到防爆腔体内部不同时刻气体流速、压强分布和腔体内壁承受的应力值。对不同曲率半径的弧形端头内壁承受的压强和应力进行仿真计算,准确得出内部端头处各连接点的最大应力值,从而选取承受应力最均衡的优化弧度,有效加强了高压电缆接头防爆装置的保护作用,降低了高压电缆接头爆炸对电缆线路造成的二次破坏。     

10kV三相电缆插接式中间接头应力仿真分析

电力系统对电气连接可靠、机械稳定性高的电缆中间接头的需求愈发迫切。以新型10kV三相电缆插接式中间接头为例,对中间接头用绝缘材料进行了拉伸和动态热机械力学性能测试,并进一步通过有限元软件,构建三相电缆插接式中间接头的应力计算模型。根据电动力-接触应力单向耦合仿真结果,短路电动力会对导体线芯周围的应力分布造成影响,在电动力较大处造成一定程度的应力分布不均匀,但最大应力值远低于材料极限强度,仍能保持线芯与压紧锥部分紧密接触具有可靠的电气连接性能及机械稳定性。     

10kV三相电缆插接式中间接头结构设计与仿真分析

为了解决现有电缆接头安装工艺复杂且受施工条件影响较大的问题,针对10 kV三相电缆提出了一种趋于一体化的阴-阳头插接结构的插接式中间接头设计方案。考虑到温度对材料属性的影响,对阴、阳头绝缘材料进行介电性能测试,并将所得介电参数温谱曲线代入电热耦合仿真模型中,经有限元计算得到中间接头的场强和温度分布。结果表明:接头内部最大场强出现在阴、阳头交界面处,但远低于绝缘材料的击穿强度;由于金具间的电接触,最高温度80℃同样出现在阴、阳头交界面处,但仍低于电缆长期运行的最高温度90℃,验证了插接式中间接头长期运行的安全可靠性。     

10kV三相无屏蔽层电缆的多物理场仿真研究

近年来配电网管廊中10 kV三相电缆的金属屏蔽频繁被盗,无屏蔽层电缆极易引发绝缘问题,严重影响配电网管廊的安全性。为此以YJV22型10 kV无屏蔽层电缆为对象,针对深度为1.95 mm、2.45 mm、2.95 mm的划伤,100～300 Pa压强下的挤压变形,0～31.9 mm间距松散结构等状态开展电磁-热-结构场仿真研究。仿真结果表明：不同尺寸的划伤缺陷会引发电缆内部电场发生不同程度的畸变,且在缺陷充水情况下的畸变场强远高于缺陷充空气情况下的畸变场强;无屏蔽层电缆在受到不同大小挤压力后会发生不同程度的形变,进而影响电缆内部电场发生变化,受挤压位置处电场强度大;松散分布的无屏蔽层电缆交流电阻减小,导体温度降低,载流量增大。根据以上分析结果,提出必要的维修措施以避免由畸变场强造成的击穿事故。     

极端高温下10kV电缆中间接头载流量分析

随着世界各地夏季环境温度不断升高,电缆中间接头的工作环境正在恶化。为此,文中基于有限元法建立10 kV三芯电缆及其中间接头仿真模型,分析不同环境温度和不同电流下中间接头的温度分布。首先,开展温升试验,得到电缆中间接头表面的稳态温度,验证仿真模型的准确性;然后,拟合不同环境温度下中间接头高压载流导体表面温度与电流的函数关系,以此可以计算不同极端环境温度下中间接头的极限安全载流量。结果表明,环境温度升高对中间接头高压载流导体表面的温度分布趋势几乎没有影响,在外护套外表面处也满足此规律。中间接头高压载流导体表面温度与电流近似成二次函数关系。当电流幅值为480 A、环境温度为75 ℃时,高压载流导体表面与外护套外表面最高温度分别是环境温度为30 ℃时的1.57倍与1.69倍。当环境温度超过55 ℃时,按照国标规定的持续允许载流量会使中间接头高压铜导体表面温度超过最高允许运行温度90 ℃。考虑到自2020年起夏季环境温度持续增加,现行国标中10 kV铜导体三芯交联聚乙烯绝缘电缆中间接头的持续允许载流量须被修正。     

10kV中压复合电缆和中间接头的结构及性能

介绍了光纤复合电缆的结构及性能,把具有特定功能的传感光纤和通信光纤嵌入到电力电缆中,构成具有通信和传感功能的10kV中压复合电力电缆,可以实现对输变电网设备、设施状态的在线监测和数据通信传输功能;阐述了针对此光纤复合电缆开发的直通式中压光纤复合电缆接头结构及性能。     

10kV高压断路器电气试验机器人接线装置研究北大核心CSCD

采用机器人技术进行10 kV高压断路器电气试验可克服人工试验存在的问题,有效提高试验效率和质量水平。文中研究了电气试验机器人接线装置(含接线插头和线仓)关键技术,针对最为复杂的回路电阻测试项目,研究并设计了一种集电压与电流接触于一体的弹片式新型接线插头,使得机器人一次接线即可完成回路电阻测试;根据机器人负载能力,研究了插头接触弹片与断路器断口梅花触头触指的接触压力与接触电阻关系,设计了接线插头接触弹片,满足接触电阻的要求。研究并设计了由接线插头定位基座和平面涡簧收放线装置构成的线仓机构,既能保证机器人反复可靠抓取接线插头又能保证测试线缆收放顺畅。仿真计算和实测结果均表明,采用所设计的接线插头一次接线即可完成回路电阻测试,且与断路器断口梅花触头的接触电阻引起的接触温升小于标准温升;所设计的线仓能保证机器人准确抓取接线插头运动顺畅而未出现卡顿。文中的研究为实现机器人在10 kV断路器电气试验的应用提供了技术支持。     

基于图像识别的10kV电缆接头施工缺陷算法应用研究

在研究10 kV电力电缆中间接头的典型缺陷类型时,通过分析施工过程,得出中间接头典型施工缺陷有主绝缘表面污渍、主绝缘划伤、外半导电层剥离不齐3类.根据污渍与主绝缘色差大,提出采用灰度色差作为判定缺陷的有效特征量;针对划伤缺陷区域与主绝缘灰度色差不明显的问题,通过提取纹理特征,达到有效区分主绝缘污渍与划伤缺陷的目的.对于主绝缘缺陷,采用基于神经网络的缺陷识别方法,能有效识别出主绝缘上的污渍与划伤两类缺陷.应用以上技术手段,实现了对整个电缆中间接头施工缺陷的判定,整体检测的有效性有较大的提高,证实了针对性算法的有效性.     

10kV XLPE电缆接头的电场模拟方法研究

目前对电缆接头的电场模拟通常采用静电场下的二维模型。文中以XLPE电缆用10 kV接头为研究对象,针对导体屏蔽管和应力锥结构所采用的半导电材料电阻率较低的特性,通过理论分析指出,对接头的电场模拟应在电准静态场下进行,并采用有限元方法,对比分析了静电场和电准静态场下的接头电场仿真结果。此外,通过对接头中多种典型缺陷几何特征的综合分析指出,对于完好的或含有电缆主绝缘回缩类缺陷的接头,由于具有轴对称的结构特性,推荐采用二维轴对称方式建模,以节约工作量,并获得所需的计算精度;而对于含有绝缘表面划伤或半导电颗粒残留、电缆绝缘屏蔽末端的半导电尖端或气隙,以及导体屏蔽管内高电位尖端等缺陷的接头,由于其轴对称特性遭到破坏,必须采用三维立体建模,以真实模拟实际缺陷。文中的研究结论对于提高电缆附件的电场模拟精度,确定敷设安装的技术规范具有重要意义。     

基于电磁-热场耦合的10 kV电缆接头仿真分析

电缆接头作为电缆系统中的绝缘薄弱环节,在制造和长期运行过程中可能会形成绝缘缺陷,导致电缆绝缘发生电气或热击穿,进而造成电力系统故障。采用多物理场仿真软件构建了10 kV交流XLPE电缆接头的三维仿真模型,模拟了电缆本体与接头周围的电场、磁场及热场分布,分析了造成电缆本体与接头处不同电磁 热场分布的原因,为电缆接头的优化设计提供了参考依据。     

基于频域反射法的受潮10 kV冷缩电缆中间接头阻抗特性研究

冷缩电缆中间接头受潮是造成其故障的重要原因之一。现有研究已表明,存在受潮缺陷的冷缩电缆中间接头阻抗特性会发生变化,通过频域反射法对整根电缆的阻抗不连续点进行检测,分析其阻抗特性可实现缺陷的定位与类型的判断。因此,开展受潮冷缩电缆中间接头阻抗特性的研究,可为电缆中间接头的受潮诊断提供理论依据与数据支撑。为此,对一根10 kV冷缩电缆中间接头样本开展加速受潮实验,采用反射系数谱测试仪定期检测其阻抗特性并进行研究。实验结果表明：随着受潮程度的增加,冷缩电缆中间接头阻抗不匹配峰幅值呈先减小后增大的趋势;对其时域反射波形进行恢复后发现,其时域波形的极性特征呈从“左正右负”到“左右持平”再到“左负右正”的变化情况。     

缺陷对电缆中间接头温度分布影响的仿真研究

电缆中间接头在制造或者安装的过程中易产生缺陷,导致局部温度上升而加速绝缘老化,对电力系统的稳定运行造成威胁。但实际中无法直接测量电缆接头内部的温度,因此有必要对电缆接头的内部温度分布进行仿真研究。利用ANSYS软件建立了电缆中间接头以及其内部存在缺陷的二维、三维物理模型,并对其进行温度场仿真分析。结果表明:当电缆中间接头不存在缺陷时,其温度沿径向自内向外逐渐降低,轴向温度自中心位置向两边逐渐降低;当电缆中间接头中的交联聚乙烯/硅橡胶界面存在气隙、水汽、导电颗粒时,接头内部局部温度受缺陷处材料热导率的影响;气隙的尺寸越大,对局部温度的影响越大,局部升温范围是气隙本身尺寸的5倍;气隙位置越靠近接头两侧,局部升温越高。     

基于频域反射法的10kV配电电缆中间接头受潮定位

为解决现阶段对配电电缆中间接头受潮定位诊断时存在的不足,提出一种基于频域反射法(frequency domain reflectometry,FDR)的配电电缆中间接头受潮定位诊断方法.首先,运用频域反射理论、电缆阻抗不连续点定位原理、布莱克曼窗函数来阐明文章所提方法的基本原理.然后,分析电缆受潮前后电容发生变化的原因...     

用于12kV环网柜的新型空气绝缘电缆接头研究北大核心CSCD

T型或肘型电缆终端接头是12 kV环网柜与电缆连接的常用关键部件,但在运的环网柜发生多起电缆头绝缘击穿甚至发生爆炸的事故。经过分析,放电的主要原因是由于固体绝缘界面因安装不当、硅脂失效等原因出现的微小气隙导致。为了从结构创新的角度彻底解决该问题,提出了采用非界面绝缘的思路,设计了一种新型环氧树脂浇注、空气主绝缘的电缆接头结构,对新型电缆接头进行了电场仿真,施加电压75 kV,空气处最大电场小于3.7 kV/mm。制造了新型电缆接头的样机,进行了绝缘、密封等试验,工频耐压大于42 kV,雷电冲击耐压大于75 kV,整体局部放电小于3 p C,满足相关标准的要求,可以作为一种新的结构试点应用。     

基于有限元法的10kV电缆中间接头典型施工缺陷电场研究

建立电缆中间接头三维有限元模型,分析电缆中间接头存在胶带漏用、误用及主绝缘杂质缺陷时的电场分布规律.结果表明:漏用半导胶带、误用绝缘胶带时,硅橡胶与连接管间存在的空气及绝缘胶带会导致该处电场增大;接头混入沙粒杂质,杂质在电缆外半导倒角处至应力锥倒角处电场均畸变恶劣.     

10 kV三芯交流电缆不同敷设情况下的直流化改造

交流线路的直流化改造可缓解城市部分线路供电压力过大的问题。为尽可能提高改造后电缆线路的功率传输能力,对改造后的运行参数即载流量和运行电压进行研究。文中以城市配电网常见的10 kV三芯交流电缆为例,对空气、直埋和排管3种敷设情况下的电缆进行直流化改造仿真研究。首先,依据温度场和电场仿真结果,得出3种敷设情况下电缆的直流载流量和合适的运行电压范围。然后,以仿真所得的载流量和运行电压为基础,分析电缆改造前后的最大传输功率。最后,对多回线路敷设时的温度场进行仿真。研究结果表明,3种敷设情况下,交流电缆直流化改造后,功率传输能力均有提升,且直埋敷设的提升效果最为明显。