模拟火灾条件下高压电缆绝缘击穿试验研究与失效时间分析

高压电力电缆结构复杂,在火灾情况下绝缘的失效时间与低压线缆有较大差异。本文首先搭建模拟火灾试验平台,对110,10 kV阻燃电缆开展模拟火灾情况下的绝缘耐压击穿试验,记录绝缘失效时间、解剖分析内部情况;然后建立三维仿真模型分析火灾情况下电缆内部绝缘层温度变化;参考绝缘层材料高温下的击穿场强,结合仿真和试验分析高压电缆在火灾情况下的绝缘失效机理。结果表明：火灾情况下高压电缆绝缘层在击穿前软化熔融,金属护套发生破裂有熔融物滴落,110、10 kV电力电缆在200 kW火源功率下的绝缘失效时间分别约为130 min和60 min。仿真得到110 kV电力电缆绝缘层的熔融时间约为25 min,击穿时刻均温约为378℃。放电在熔融的绝缘层内部逐步发展最终形成击穿,绝缘失效时间不能以单一的绝缘材料失效温度确定,与绝缘结构和温升变化相关。     

接地电流谐波多维特征评估XLPE电缆热老化

热老化是影响电缆绝缘寿命的主要因素之一,本文通过研究热老化交联聚乙烯电缆的接地电流谐波特征来评估电缆热老化状态。在实验室条件下以实际运行电缆为试样开展加速热老化实验,测试分析不同老化程度下电缆接地电流的变化规律,采用改进变分模态分解法提取接地电流中的敏感谐波,并建立接地电流谐波时域、频域、相对能量和样本熵等多维特征参数与电缆热老化程度的关联关系。研究发现,热老化使谐波的相对能量增大的同时,也增加了谐波序列的无序度。     

电缆隧道不同材质防火隔板的防火效果研究

为对比电缆隧道不同材质防火隔板的防火隔热效果和为防火隔板选型提供参考依据,首先对隧道内应用的4种典型防火隔板进行燃烧性能和力学性能测试,然后搭建模拟电缆隧道火灾的真型试验平台,对不同隔板进行防火效果对比试验。结果表明：无机硅酸钙板不可燃,但其力学性能最差,在真型试验中,3种火源功率下隔板均发生断裂现象,断裂后无法起到防火作用;无机玻镁板不可燃,在真型试验中300、400 kW火源功率下力学性能变差,隔板的火源上方处变形,防火效果较差;有机拉挤板可燃,在300、400 kW火源功率下隔板背火面会被引燃,无法起到防火作用;有机模压板难燃,在真型试验中,3种火源功率下,隔热效果均表现良好,背火面不会被引燃,且力学性能良好,能起到很好的防火效果。     

电缆隧道L型防火隔板的隔热效果分析与侧板高度设计

为兼顾电缆隧道中L型防火隔板的隔热效果和施工安装的便捷性,需确定不同工况下L型防火隔板所需最低高度。为此,利用FDS模拟软件,设置不同侧板高度,针对不同火源功率条件下L型防火隔板对不同电压等级电缆的保护效果进行模拟,分析安装隔板区域的温度变化和烟气扩散。结果表明：火源功率为400,600 kW时,电缆充分燃烧阶段至衰减末期,烟气蔓延速度分别比火源功率为200 kW时约快50%和66%;当110 kV电缆层间距为0.5 m,火源功率为200,400,600 kW时,L型防火隔板侧边最优高度分别为0.20,0.25,0.25 m;当10 kV电缆层间距为0.25 m时,三种火源功率下L型防火隔板侧边最优高度分别为0.100,0.125,0.125 m,隔板上方被保护电缆护套层温度均低于热解温度。研究成果可为不同工况下防火隔板侧板高度设计提供参考。     

基于实体试验的电缆隧道中间接头区域防火措施研究

为测试实际隧道中的中间接头区域的防火措施效果,进一步优化配置,设计点火装置和数据采集系统,利用一条待投运的电缆隧道开展实体火灾试验,通过监测图像和数据分析中间接头区域燃烧的火灾发展情况,然后对不同配置下的防灭火效果进行测试分析。结果表明：模拟中间接头击穿破裂故障下的燃烧,温度高且容易产生滴落熔融物,现有防护措施下故障接头周边电缆仍可能受到损伤。优化配置措施为：在中间接头区域上下层都加装防火隔板;在中间接头所在的最上一层支架距电缆接头中心线两侧1 m处各安装一个4 kg的超细干粉灭火装置;对电缆中间接头两侧4 m范围内电缆绕包防火包带,可有效防护中间接头区域火灾。     

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。