电缆终端应力锥错位缺陷对界面温度及应力分布的影响

电缆终端内部缺陷会造成终端内部电场分布不均、局部温度升高与应力分布变化，可能引发局部放电造成绝缘击穿。为研究终端应力锥错位缺陷对电缆界面温度及应力分布的影响，分别建立了电缆终端安装不足与安装过盈情况下的电缆终端错位缺陷模型，并进行电-热-力多物理场耦合仿真分析。结果表明：电缆终端绝缘屏蔽层截断处是电缆终端的薄弱部位，终端界面温度和界面压力都会在绝缘屏蔽层截断处发生突变。当电缆终端存在安装不足缺陷时，终端屏蔽层截断处与应力锥根部之间会出现电场升高区域，在安装位置为-7.5 mm时界面温度最高，绝缘界面压力值升高，且安装位置为-2.5mm时绝缘承受的压力值最大；当电缆终端存在安装过盈缺陷时，绝缘屏蔽层截断处会发生电场畸变，电场突变量随着偏移量的增加而增大，在安装位置为+5.0mm时绝缘界面压力值最大，且界面压力突变量增加发生畸变。因此，在电缆终端实际设计安装与运行维护中，额外注意应力锥错位缺陷对终端内部应力分布的影响十分必要。     

高压电缆终端应力锥应力变化的现场测试分析

为了研究运行状态高压电缆终端界面压力的变化规律,笔者对预制橡胶应力锥应力变化进行研究。根据所研究高压电缆终端的结构特点,提出了现场橡胶应力锥应力变化电测的实验方案。利用静态应变测试仪测量了初装时的应变,通过计算得到初装时应力锥受到的压力。利用动态应变测试仪测量了运行中的应变变化情况,通过计算得到运行状态下橡胶应力锥应力的变化规律,从而反映出界面压力的变化规律。研究表明,该实验方案是可行的,数据采集是可靠的;在运行状态下,橡胶应力锥应力的变化和电压有关,电压越高应力锥应力变化越大。     

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。     

导电杂质影响下35kV电缆终端绝缘特性研究

35 kV电缆终端在现场安装过程中,易混入导电颗粒、压铅微粒等导电杂质,严重影响其运行可靠性。为研究导电杂质影响下电缆终端绝缘性能的特征状况,首先利用有限元分析软件,通过在电缆终端绝缘与应控管交界处设置导电杂质,文中建立终端缺陷模型,模拟导电杂质影响,探究了电缆终端在运行电压下,其内部电场分布的情况。然后,根据仿真结果与实际情况,文中制作了含导电杂质的电缆终端样品,利用局部放电测试平台测试电缆终端样品的局部放电信息。研究结果表明,导电杂质的引入将增大电缆终端内部的电场畸变,严重影响终端的绝缘性能;同时也加强了电缆终端的放电活动,使得放电量明显加大,严重降低了35 kV电缆终端的电气绝缘性能。     

高压及超高压XLPE电缆户外终端设计

电缆户外终端是高压及超高压XLPE电缆投入电网运行时必不可少的附件,其质量的好坏直接影响到电网线路的运行.对影响户外终端的界面压力、电场强度分布和机械力等3个方面进行理论阐述.     

交联聚乙烯挤出绝缘高压直流电缆全工况运行考核及温度梯度下空间电荷测量

为深入研究分析不同运行负荷条件下交联聚乙烯(XLPE)挤出绝缘高压直流电缆绝缘层温度梯度对空间电荷和电场分布的影响,综述了现有直流电缆试验标准及评估方法,并介绍了高压直流电缆全工况运行考核控制系统和全尺寸电缆空间电荷测量系统的研制过程,以及均匀温度和不同绝缘层温差条件下某高压直流电缆及附件样品考核试验和空间电荷测量结果。该系统电缆绝缘层内外最大试验温度差为40℃,可以实现对绝缘厚度达16 mm的高压直流电缆在运行工况下进行空间电荷测量。在控制绝缘层温度梯度条件下,靠近温度较低的外半导电层处异性电荷聚集明显,且随绝缘层温差增大电荷密度大幅增加,低温区界面电场畸变严重。在绝缘层温度差为40℃时,低温区界面场强达到均匀温度条件下平均场强的1倍。     

导电杂质影响下35kV电缆终端绝缘特性研究

在现场安装过程中,35 kV电缆终端易混入导电颗粒、压铅微粒等导电杂质,严重影响其运行可靠性。为研究导电杂质影响下电缆终端的绝缘特性,首先利用有限元分析软件,通过在电缆终端绝缘与应控管交界处设置导电杂质,建立电缆终端缺陷模型,探究在运行电压下含导电杂质的电缆终端内部的电场分布情况。然后根据仿真结果与实际情况,制作了含导电杂质的电缆终端样品,利用局部放电测试平台对电缆终端样品进行局部放电测试。结果表明:导电杂质的引入会增大电缆终端内部的电场畸变,当应控管和尾部胶的连接处引入导电杂质时,电场畸变最严重,电场强度最大值达到18.7 MV/m,接近乙丙橡胶的击穿强度,局部放电活动最剧烈,最大放电量达到350 pC,严重降低了35 kV电缆终端的电气绝缘性能。     

预制式电缆终端应力锥安装错位时的电场分析

预制式电缆终端在现场安装时,存在应力锥安装错位的情况.为此,运用有限元法研究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,得出结论:当应力锥覆盖电缆半导电层不满60 mm时,电场畸变较小,对设备危害不大;当应力锥覆盖电缆半导电层超过60 mm时,电场畸变大,易发生局部放电.现场试验结果与该结论相符.     

极寒环境下户外充油电缆终端故障机理研究

户外充油电缆终端是高压输变线路中的关键附件,在寒冷天气下,国内连续发生多起高压电缆终端故障,严重影响电网运行安全。为此,本文设计了充油电缆终端主绝缘-应力锥界面绝缘等效试验装置,分别测试了10℃及-30℃下硅橡胶/XLPE界面涂覆硅油对局部放电活动的影响,并基于微观观测及电场仿真手段对故障机理进行探究。结果表明：在10...     

12 kV环网柜T型电缆终端绝缘界面爬电的原因分析

T型电缆终端绝缘界面的沿面爬电是12 kV环网柜的常见缺陷,在运行过程中会导致电缆绝缘性能逐渐降低,给电缆的可靠运行带来严重的安全隐患。笔者通过多起12 kV环网柜T型电缆终端在运行维护过程中,同批同规格的厂品的爬电情况,进行了检查、试验及原因分析,同时利用有限元方法仿真了T型电缆终端各绝缘界面的电场强度。研究结果表明,T型电缆终端爬电缺陷的主要原因是由于涂覆的绝缘润滑脂失效后造成绝缘界面出现微小气隙,进而引起的局部放电。该分析过程可为T型电缆终端的结构选型优化、试验检测、绝缘润滑脂的选择及现场施工质量管控等方面提供借鉴。     

外加电压及绝缘温差对XLPE直流电缆电场分布的影响

为了明确交联聚乙烯绝缘直流电缆电场随外加电压和绝缘温差的分布规律,基于有限元仿真分析方法,对±500 kV交联聚乙烯绝缘直流海缆进行了不同外加电压和绝缘温差下的电场分布研究,并与拉普拉斯场强计算方法进行对比.结果表明,通过拉普拉斯场强计算方法得到的直流电缆绝缘场强呈稳定分布,而有限元仿真情况下可见随着绝缘温差升高直流电...     

利用有限元法分析单芯光纤复合海缆扭转与光纤应变的关系

利用有限元法建立了海缆扭转模型,对其进行网格划分、施加扭转载荷,模拟海缆不同角速度下的扭转过程,最终提取了铜导体和光单元的应力、应变数据,并对铜导体的径向和轴向应力、应变分布以及扭转速度与铜导体应力、应变的变化关系进行了分析。结果表明,在同一时刻铜导体径向应力、应变由内到外依次增大,轴向应力、应变分布与扭转角度大小有关;海缆以不同角速度扭转时,铜导体的应力、应变的变化与角速度的大小呈现出了一定的规律,整体趋势一致。最后,建立了光纤应变与铜导体应力的关系函数,为利用光纤传感技术监测海缆的扭转状态提供了理论依据。     

基于时域有限元法的电缆终端电场分析

基于后退欧拉法和变分原理推导了非线性的时域有限元电场计算方程。利用时域有限元方法分析了含不同应力控制管时的电缆终端电场分布。分析结果表明,采用由电容性和非线性电阻性材料复合绝缘结构的应力控制管时,电缆终端的电场分布最为均匀。     

Accurate modelling of field stresses in an unshielded three-core power cable

This paper uses the charge simulation technique to calculate the potential and electric field stress distribution at the surfaces of the conductors and the dielectric of an unshielded three-core power cable. The conductors and the sheath are simulated by a suitable finite number of complex line charges. The unshielded three-core cable is placed on a grounded plane and at varying heights above it to calculate the electric field as a function of the height of the insulated cable from the ground. The maximum value of the electric field stress at the grounded plane due to the presence of the insulated three-core cable is detected to check the discharge activities at the grounded plane surface. Comparison is made with field stresses arising from a single-core unshielded insulated cable which are given in the literature. The charge simulation technique is found to be satisfactory to model and calculate accurately the field stresses in a three-core unshielded power cable.     

Optimization of cable terminations

This paper describes a study of various termination constructions for medium voltage cross-linked polyethylene (XLPE) power cables. A special device was used for electrical field measurements around the cable termination which made it possible to monitor how stress relief materials with different permittivity and placement of isolated or grounded embedded electrodes (EE) affected electrical stress grading. The results of measurements for each configuration were examined by mathematical modeling based on the finite element method (FEM). Finally, the selected constructions of cable termination have passed severe test conditions with load cycling     

±160 kV直流XLPE海底电缆载流特性仿真及试验

南澳岛±160 k V多端柔性直流输电工程在我国首次采用了高电压、大长度的挤包绝缘直流电缆系统,而目前在国内尚无此电压等级直流电缆工程的运行及维护经验,因此亟需对交联聚乙烯(XLPE)直流电缆的载流特性展开研究,从而为直流电缆线路运行限值的控制以及在线监测系统的定制提供技术支持。通过研究不同敷设环境下直流电缆的散热原理,采用专业有限元软件COMSOL Multiphysics建立了带保护套管埋地敷设方式下±160 k V直流XLPE海底电缆的温度场模型,用以模拟其温度分布和计算其载流量;通过在试验场地开展静态载流试验,对仿真模型的可靠性进行了验证;对试验结果进行讨论,分析得出了直流海缆的载流特性。     

手持式便携电缆弯曲度测量仪的研制

当前,输电电缆工程普遍采用交联聚乙烯绝缘电缆,电缆安装敷设时,在弯曲段各曲线处会产生不同方向拉伸力,产生可能导致电缆损坏的压力。为了方便电缆曲率的测量,提出了一种手持式便携测量仪,结合了激光测距和摄像头两种传感技术,对三点法和图像处理法的误差进行补偿,得到电缆的弯曲度。试验结果表明测量仪具有使用简单、精度高、速度快的优点,能实时完成对电缆弯曲度的测量,有效地把控电缆安装工艺质量。     

海底高压动力电缆在线监测技术与实验研究

海底动力电缆经常出现故障,为探索寻找电缆监测技术方法,分析了胜利油田埕岛海域海底动力电缆多次出现短路故障的可能原因和产生故障的机理,并由此提出了采用基于BOTDR技术的分布式光纤传感系统监测电缆所受外力变化和监测电缆内部温度变化的技术,以及应用局部放电检测技术监测电缆绝缘破损后放电现象。电缆截面温度场和电缆外表受力的数值模拟分布式光纤传感监测电缆内部不同温度和外部受力变形的实验,以及电缆绝缘破损后的局部放电监测证明,所研究的方法可较好地在线监测动力电缆的工作状态,能有效监测和预测海底高压动力电缆运行中的主要故障,该研究可对海洋动力电缆的健康运行与维护提供一种技术方法。     

Influence of metallic trays on the ac resistance and ampacity of low-voltage cables under non-sinusoidal currents

This paper investigates the influence of metallic trays on the ac resistance of PVC insulated, low-voltage (0.6/1.0 kV) cables made according to CENELEC standard HD603. The investigation is made with a validated finite element model for the fundamental and higher harmonic frequencies. It is shown that the cable's effective resistance is affected significantly by the relative magnetic permeability and specific conductivity of the tray, while the tray's dimensions do not affect it. The orientation of the cable with respect to the tray also influences the ac resistance of the phase and neutral conductors. An ampacity derating factor is defined and calculated for various cable cross-sections and harmonic loads. The presence of a metallic tray is shown to cause an additional derating of cable's ampacity which is relatively significant at large cable cross-sections. Working examples demonstrate the application of the results in calculating the ampacity of low-voltage cables and in assessing the energy savings that will result from the use of active harmonic filters.