高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀机理

近年来,高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀故障频发,引起了行业内广泛关注。为了探索缓冲层烧蚀机理,搭建简化试验平台并对应电缆实际运行工况条件,开展了对比试验研究;同时,基于110 k V电缆典型结构建立轴向有限元仿真模型,按照阻水缓冲带的实测性能参数进行赋值;最后调节波纹铝护套与缓冲层的接触形式,开展了电势及电场分布模拟分析。研究发现:缓冲带受潮将导致其电阻率增大,介电常数升高,并在外加电流下引发白色物质生成;白色物质中包含阻水粉成分及铝反应产物,其不导电性易导致铝护套与绝缘屏蔽之间电气接触不良;当阻水缓冲层与波纹铝护套连续接触不良的轴向长度达到0.4m,在尺寸为0.1mm气隙中的场强已超过3 k V/mm,足以引发放电。缓冲层受潮是发生烧蚀故障的主要原因,缓冲层与铝护套的间隙也会影响气隙放电的发生,因此建议高压电缆在制造和施工阶段应避免缓冲层受潮,同时应严格保障缓冲层与铝护套有效连续的电气接触。     

高压XLPE电缆缓冲层放电烧蚀机理与实验研究

为研究电缆缓冲层放电烧蚀机理,根据缺陷现象分析缓冲层与铝护套接触状态的变化,建立用于分析缺陷的电路模型,根据模型分析绝缘屏蔽层上的感应电压及影响感应电压的主要因素.从击穿事故线路中截取长度为15 m的缺陷电缆样本,并用缺陷电缆样本搭建局部放电检测实验平台.结果表明:绝缘屏蔽层的感应电压与缺陷数量、组合层电阻率以及缺陷处白色粉末厚度呈正比,与缓冲层和铝护套之间的接触面积呈反比,且缺陷电缆内部的放电信号具有明显的接触不良类放电特征.     

高压XLPE电缆缓冲层缺陷研究现状综述

高压交联聚乙烯电缆因缓冲层缺陷引发的故障频发,已严重威胁到电力系统的安全运行。本文首先介绍了缓冲层的基本结构和作用,并在此基础上梳理了目前国内外对于缓冲层失效的相关研究;其次从缓冲层的材料特征和内部结构等角度结合电场仿真来分析缺陷发生的主要原因;之后对缓冲层缺陷中出现的白色粉末绝缘性能和理化特征进行总结,并提出其形成机理;最后对缓冲层缺陷的检测手段进行汇总,提出使用计算机断层成像技术对电缆缓冲层缺陷进行检测以弥补现有检测手段的不足,并建议对铝护套及缓冲层的材料或结构进行优化,以预防缓冲层缺陷的生成。     

高压电缆缓冲层轴向沿面烧蚀故障机理分析

为了对运行电压下电缆缓冲层轴向沿面烧蚀故障机理进行研究，本文搭建了电力电缆等值电路，根据110kV XLPE电缆结构及实际尺寸，计算了电缆发生放电现象时对电缆金属护套与绝缘外屏蔽脱离长度的要求。结果表明：缓冲层电阻率对脱离长度影响显著，降低缓冲层电阻率可增加允许脱离长度，当电阻率达到105Ω?mm以下时，允许的脱离长度达1186mm，不易发生轴向沿面放电，此外，允许纵向电压及缓冲层结构尺寸也是控制缓冲层缺陷的特征参数。#$NL关键词：电缆；缓冲层；波纹铝护套；烧蚀；故障#$NL中图分类号：请作者自查     

110 kV XLPE电缆缓冲层放电灼伤问题的理化分析与仿真研究

对110 kV及以上高压XLPE电缆线路改造时,频繁发现电缆缓冲层存在疑似放电灼伤缺陷,其原因尚无定论。为探究该缺陷是否为放电产生,文中首先对缺陷进行了形貌特征观察和元素成分表征,然后对阻水带电阻率进行测量,最后利用有限元软件对电缆进行三维电场仿真,研究了缓冲层间隙、阻水带电阻率、过电压等因素对缓冲层场强的影响。研究结果表明:缓冲层存在间隙、阻水带电阻率增大、过电压入侵等因素会使缓冲层场强增大,易造成缓冲层放电现象。     

高压XLPE电缆缓冲层故障研究现状综述

在分析缓冲层材料特性的基础上,论述国内外有关缓冲层故障的研究现状,并为未来研究提供改进建议.综述性研究表明:放电是引起缓冲层烧蚀故障的直接原因,而电缆受潮是此类故障发生的必要条件.长期受潮会加速白粉的形成,并导致缓冲层电阻率升高.当铝护套与绝缘屏蔽层间存在气隙时,缓冲层电阻率升高、白粉的形成与过电压的冲击会使气隙内局部...     

铝护套结构对XLPE电缆绝缘屏蔽层悬浮电位影响

为研究电缆铝护套结构对绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层间电场强度的影响,优化电缆铝护套结构进而降低缓冲层烧蚀缺陷的严重程度,本文建立缓冲层分压模型以及Comsol仿真模型,分析在缓冲层白斑缺陷出现后,计算不同电缆铝护套结构下的绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层电场强度。仿真和理论分析结果表明铝护套最小内径φmin和铝护套波谷处曲率K与绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层间电场强度有如下关系：φmin和K越小,绝缘屏蔽层悬浮电位越小,缓冲层间电场强度降低,其中φmin的影响更明显;以本文缺陷电缆为例,仿真定量分析得出φmin和K优化后绝缘屏蔽层悬浮电位分别下降了30%、13.7%;缓冲层间电场强度分别下降了30.3%、13%。     

高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀机理研究现状

近年来高压电缆阻水缓冲层事故频发,已严重威胁到输电系统的安全性。本文对目前国内外缓冲层失效的相关研究现状进行综述,并提出可能的预防措施。首先,统计了近年来文献报道的电缆缓冲层烧蚀导致的失效事故,梳理了失效缓冲层存在的共同特征。然后,在介绍阻水缓冲层基本结构及作用的基础上,结合文献扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射（XRD）实验结果对缓冲层中白斑现象进行解释,提出使用中性阻水粉可有效地抑制白斑的产生。根据缓冲层烧蚀的相关研究,将缓冲层烧蚀机理分为局部放电致烧蚀以及电流热效应致烧蚀,并讨论了研究中仿真建模存在的问题。最后,对现有缓冲层相关研究进行总结与展望,提出减小铝护套与缓冲层之间的空隙以及防止缓冲层受潮可有效减缓缓冲层的烧蚀,但如何实现需进一步研究。     

XLPE高压电缆半导电缓冲层烧蚀机理分析及平滑铝护套电缆试运行建议撤回

近年来,随着电缆使用率增长、使用年限增加,由电缆半导电缓冲层烧蚀引起的电缆故障也呈现快速上升趋势。通过统计国网公司系统内实际电缆故障现状,分析电缆缓冲层烧蚀机理,结合国内外研究现状,针对平滑铝套与皱纹铝套电缆进行对比分析,提出平滑铝套高压电缆试运行建议及减缓缓冲层烧蚀故障的办法,对有效保障高压电缆安全稳定运行具有重要指导意义。     

高压XLPE电力电缆缓冲层放电问题分析

高压与超高压交联电缆金属护套与电缆线芯之间的缓冲层是电缆的重要组成部分。近年,国内交联聚乙烯(XLPE)高压电缆线路故障中多次出现缓冲层放电现象。文中总结国内电缆缓冲层设计经验,分析不同类型高压电力电缆缓冲层作用,总结缓冲层半导电材料、长期进水运行、缓冲层设计缺陷等可能放电原因,通过分析三起高压电缆缓冲层放电典型案例,说明缓冲层设计的缺陷隐患及缓冲层放电问题原因,对电缆设计及电缆故障分析提供有效参考。     

直流XLPE电缆绝缘中空间电荷的抑制方法综述

交联聚乙烯(XLPE)因其优异的介电、理化性能而被广泛应用于电缆绝缘领域。在电缆的服役过程中,电缆绝缘内部会积聚空间电荷,严重时可引发电场畸变,导致电缆击穿事故发生。对于直流XLPE电缆,空间电荷的积聚及影响更加不容忽视。针对直流XLPE电缆绝缘中产生的空间电荷积聚效应,目前学界主要采用共混改性、聚合物链段接枝极性基团、纳米掺杂改性及制备高纯净绝缘料等方法来进行控制,改性后的直流XLPE电缆绝缘对空间电荷产生的抑制效果均有所提升。文中首先对上述直流XLPE电缆绝缘中空间电荷的抑制方法进行综述,介绍其抑制原理以及相应的抑制效果,然后对比总结不同抑制空间电荷方法的优缺点,最后对未来直流XLPE电缆绝缘中空间电荷抑制方法的研究发展作出展望。     

用交流电压进行高压XLPE绝缘电缆线路的现场试验

根据XLPE绝缘电缆用直流电压进行现场试验的经验,要求开发新的方法。现在有一种移动式调频串联揩振装置能够用交流电压进行试验,这意味着适用于塑料绝缘电缆敷设后的试验将有重大突破。配有经由户外户内开关设备而接至电缆线路的连接线,以满足不同用户的要求。     

我国高压及超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的应用与发展

本文介绍我国 110 k V及 2 2 0 k V交联聚乙烯 (XL PE)绝缘电缆及其附件的发展。高压 XL PE电缆是我国城市电网建设与改造工程采用地下电缆输电系统的首选产品。本文叙述 XL PE电缆的绝缘设计原则、绝缘质量控制要求 ,特别是绝缘中杂质、微孔以及绝缘与半导电屏蔽界面的微孔与凸起、绝缘收缩与交联工艺的关系 ,及电缆附件的选型与预制附件橡胶应力锥的设计方法。介绍了我国特大城市 ,上海、北京与广州高压电缆系统的应用情况。最后对我国 110 k V及 2 2 0 k V XL PE电缆及附件进一步发展以及 5 0 0 k V XL PE电缆系统发展与应用前景作了预测     

高频电压下交联聚乙烯中电树枝的形态特性

为研究高频电压下交联聚乙烯（cross-linkedpolyethylene,XLPE）中电树枝的形态特性,进行了不同电压、频率和电极间距下的电树枝生长显微观测实验,分析了局部电场强度和频率对电树枝形态特性的影响规律和影响机制,并引进了一个新的参数即能量阈值,来综合考虑电树枝的生长速度、分形维数与电树枝形态之间的关系。结果表明：局部电场强度和频率对电树枝形态的影响有明显的规律性。丛林状电树枝只在较高电压下形成,而且针尖附近小区域内的局部电场强度是形成丛林状电树枝的重要影响因素。纯藤枝状电树枝只在较高频率下出现,而且这个频率随着电压的升高而增大。双结构电树枝的结构转换位置的电场强度在不同的电压和电极间距下基本保持不变,但是随着频率的升高而明显增大。     

高压XLPE电缆缓冲带动态导电特性与机理

高压交联聚乙烯(XLPE)电缆缓冲层烧蚀是近年来受到广泛关注的电缆故障类型。缓冲层烧蚀通常在受到挤压以及吸收水分的情况下发生,因此研究压强和吸水对于缓冲层烧蚀的影响机理具有重要意义。文中针对干燥和吸水的阻水缓冲带(简称缓冲带)在不同压强下开展模拟实验,以获得缓冲带电流密度、电压以及交流体积电阻率在烧蚀过程中的动态变化规律。同时,采用扫描电子显微镜,获得缓冲带试样的微观形貌特征。结果表明：在烧蚀过程中,干燥缓冲带试样的交流体积电阻率随时间逐渐升高,并出现短暂的电流激增和电压骤降的现象;吸水缓冲带试样的交流体积电阻率会出现随时间逐渐降低的过程,并且吸水后缓冲带试样的交流体积电阻率相比干燥时有所下降;当压强从1.09 kPa增加至5.45 kPa时,干燥与吸水缓冲带试样的交流体积电阻率均逐渐降低。结合缓冲带烧蚀模拟实验结果以及微观形貌特征可得出压强和吸水对缓冲带动态导电特性的影响机理。     

XLPE电缆绝缘老化临界时间现象及其动力学仿真

为深入探究交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆绝缘的老化特性,评判XLPE电缆绝缘的老化程度,文中对110kV XLPE电缆绝缘在135℃进行加速老化实验,采用拉伸试验表征XLPE断裂伸长率的变化规律,采用傅里叶变换红外光谱表征XLPE中羰基浓度与抗氧剂含量的变化规律。结果表明,XLPE电缆绝缘老化存在临界时间现象,即随着老化时间的增长,XLPE断裂伸长率由缓慢下降转变为快速下降,羰基浓度由缓慢增大转变为快速增大,临界时间均为2016h;而抗氧剂含量则随老化时间逐渐下降,不存在拐点。基于链式自由基理论,建立考虑抗氧剂反应过程的XLPE热老化动力学模型,进一步仿真计算XLPE电缆绝缘热老化过程中抗氧剂含量和羰基浓度的变化过程,仿真计算结果能够很好地吻合实验结果。研究结果表明抗氧剂含量可用于表征XLPE电缆绝缘的老化程度。     

（23期已送排）基于负载率和健康状态的高压XLPE电缆可靠性评估模型*

以高压XLPE电缆为研究对象,选取其绝缘热点温度(insulation hot spot temperature,IHST)为关键变量,结合Weibull分布和Arrhenius反应定律,建立基于负载率的高压电缆XLPE老化失效模型,并利用高压电缆预防性试验、在线检测技术、日常巡检和历史记录建立基于模糊层次分析法的电缆健康指数模型。为使这两类模型优势互补,将健康指数模型中的健康指数作为参量引入到老化失效模型,提出一种能同时反映高压电缆不可修复故障和可修复故障的综合故障率模型。最后通过实例验证表明,该模型能反映高压电缆实际的可靠性水平,可为有关维修部门开展设备检修提供理论依据,具有一定的参考价值。