高压XLPE电缆缓冲层烧蚀缺陷特征气体分析

为了有效检测高压电缆缓冲层烧蚀缺陷,提出基于特征气体检测的方法。首先搭建缓冲层放电烧蚀及气体采样平台,对缓冲层进行放电烧蚀实验并收集放电产生的气体,采用气相色谱质谱联合分析的方法,分析对比正常运行电缆缓冲层间气体及缓冲层放电模拟烧蚀产生的气体。研究结果表明:正常运行电缆缓冲层间主要气体成分包含醇类、烷烃类、酮类、酯类气体,而芳香烃类气体含量极少;缓冲层模拟放电烧蚀产生的特征气体主要包含甲苯(toluene)、邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate)等芳香烃类气体,且芳香烃气体占总气体的主要部分,含量高达83%。最后搭建实际含有缓冲层放电缺陷的电缆实验平台,检测其缓冲层间气体,验证缓冲层放电特征气体结论。

基于优化包覆层结构的高压单芯电缆暂态热路建模方法

为准确计算高压单芯电缆线芯温度,提出将电缆中的绕包层、气隙层、皱纹铝护套层合并为包覆层进行优化热路建模的方法。首先对电缆实际结构进行分析,指出常规热路建模中电缆同心结构的不合理性,将包覆层分为3层建模引入的误差较大,会降低计算精度;然后提出将3层复杂结构统一化的优化建模方法,其中的热容热阻参数通过实验的方法获取;最后通过暂态温升实验并结合有限元仿真,验证了优化建模方法的有效性。结果表明:在采用优化后的暂态热路模型以及计算出的包覆层热阻热容参数计算电缆导体温度时,绝对误差的最大值由16.4℃降至2.7℃,相对误差最大值由24.06%降至4.45%,显著提高了计算精度。

铝护套结构对XLPE电缆绝缘屏蔽层悬浮电位影响

近年来,高压交联聚乙烯(XLPE)电缆缓冲层烧蚀缺陷频繁发生,对电缆安全运行造成严重影响,研究如何降低缓冲层缺陷造成的影响迫在眉睫,文中通过改进铝护套结构以降低缓冲层烧蚀缺陷的严重程度。首先,理论分析形成缓冲层烧蚀缺陷的原因;然后,建立缓冲层分压模型;最后,以某缺陷电缆为仿真对象,计算在含有缓冲层白斑缺陷时,分别降低铝护套最小内径以及铝护套波谷处曲率后的绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层电场强度值变化。以文中缺陷电缆为例,由仿真定量分析得出,当铝护套最小内径减小后,绝缘屏蔽层悬浮电位下降30%,缓冲层间电场强度值下降30.9%;当铝护套波谷处曲率降低后,绝缘屏蔽层悬浮电位下降13.7%,缓冲层间电场强度值下降13.3%。当出现缓冲层白斑后,铝护套最小内径和铝护套波谷处曲率的减小可降低绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层间电场强度值,从而抑制缓冲层间局部放电的发生,降低缓冲层缺陷造成的影响。

热循环处理下电缆绝缘空间电荷特性研究

电缆绝缘特性的变化与实际运行工况有关,绝缘层的温度会随负荷波动发生变化,恒温热处理不能对其进行模拟。为了研究电缆投运时绝缘层的温度变化对其交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘空间电荷特性的影响,对3个不同电缆厂家生产的110 kV电缆绝缘分别进行了最高温度为80℃、90℃和100℃的热循环处理,并结合傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)和空间电荷实验结果,分析了热循环20次前后XLPE绝缘的空间电荷特性变化。结果表明:热循环处理前,XLPE残留的交联副产物等杂质成为试样电极处异极性电荷的主要来源;热循环处理后,试样内部出现次级结晶,同时XLPE支链和极性端基增多,使得其陷阱数目增大,且以浅陷阱为主;热循环处理温度越高,不饱和基指数越小,极化阶段平均体电荷密度越小,试样中生成的陷阱数目越少;在热循环刺激作用下,XLPE的熔融温度升高,结晶度增大,试样内部的深陷阱数目增多;热循环处理温度越高,次级结晶形成的片晶厚度越厚,试样中生成的深陷阱数目越多。短时适当提高电缆投运时的绝缘层温度,有助于减少电缆绝缘内部杂质以及生成的陷阱数目。

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。