电力电缆遭受外力破坏的原因及防范措施

随着城市建设的发展,现代城市要求地上空间无电力线路。电缆入地成为唯一选择。但电力运行维护与城市建设部门互相工作衔接漏洞导致在道路改造、地铁施工和各种市政建设施工过程中造成电缆毁坏的事故频频发生,严重危及电网安全和人民财产的安全。通过对广州市近两年高压电缆事故的统计分析,发现外力破坏是造成电缆故障的主要原因,并据此提出具体的防范措施。

高压XLPE电缆绝缘层动态热行为建模的优化分析

为了解决现有高压XLPE电缆热评估计算模型在连续波动负荷下计算精度不足的问题,分析传统方法(包括IEC 60853-2和热电等效方法)中采用恒定绝缘层热容分配系数时的计算误差累积,提出电缆绝缘集总热模型的优化方法,以减少可能出现的误差累积。通过电缆动态温升实验,验证所提出的改进热电等效(TEE)方法的可靠性。分析结果表明:改进TEE方法能够较好地反映电缆在连续波动负荷下真实的热性能,其导体温度计算误差维持在2.5℃以下。利用改进后的方法对电缆进行热评估,能够较大限度地提高电缆的资产利用率,并确保电缆安全可靠运行。

基于卡尔曼滤波的液压升塔控制方法研究

针对输电线路杆塔在周围环境发展的情况下导致杆塔基础被埋或者导线跨越下方物体距离不足的情况,提出利用液压杆提升输电塔的作业方案,其过程中需要时刻监测塔的倾斜角度与状态,而传统的目视方法不够精确。提出一种通过毫米级载波相位差分技术(RTK)和惯性测量单元(IMU)作为传感器来测量倾角并控制液压升塔的方法,对于传感器采集数据采用卡尔曼滤波算法进行去噪和更新,后用于辅助检测虚撑、风偏以及地基沉降等可能造成的偏转问题,并采用PID控制算法来控制液压杆上升。经过模型仿真数据检测证明,对数据采用卡尔曼滤波后可以使数据更加精确,其控制算法能够有效安全地使杆塔提升,从而提高升塔过程的安全性。

500 kV电力电缆稳态热路模型分析及载流量计算

通过对交流500 kV XLPE电力电缆各层材料进行导热系数测量实验,测得电缆各层材料导热系数随温度的变化曲线及电缆稳态工作温度下各层材料的热阻系数,并对电缆各层材料的热阻进行归并处理,然后按IEC 60287-1-1:2006对敷设于隧道中的交流500 kV电力电缆建立稳态热路模型并进行分析。结果表明:利用稳态热路模型可计算分析电缆各层热阻、外界环境热阻、电缆损耗及电缆温升等,同时得到大截面、五分裂的交流500 kV电力电缆在最高允许工作温度(90℃)下的载流量I为2 543 A。通过温升实验表明,电缆载流量的理论计算值与实验值的误差可控制在5%以内,验证了该模型对电缆载流量预测的准确性。

电力电缆隧道光纤传感器变形监测系统研究

本文分析了隧道结构安全监测有多种方法和技术的特点,包括全站仪监测方法,静力水准进行隧道纵断面沉降测量,地面激光扫描仪技术,电测传感器测量等,重点研究光纤传感技术在电力电缆隧道变形监测中应用。对三种不同应变光纤传感器(FBG,BOTDAR,Rayleigh-OFDR)进行分析,并做了大量的实验,研究它们在变形监测应用的有关问题,而后介绍了一个工程研究实例。

基于增强现实技术的电力电缆故障定位

针对电力电缆埋于地下不利于故障定位的问题,文中利用增强现实技术将电力电缆的现实影像转换到虚拟屏幕中,使得电力电缆故障定位更加方便、快捷。该故障定位策略通过将电缆当前所处环境的图像编码数据与位姿数据投射到增强现实显示设备中,同时能够将获取的图像与典型模型库进行对比和匹配。用此步骤生成的图像源数据触发三维定位注册,实现故障电缆的快速定位,并将故障电缆的虚拟影像显示到增强现实显示设备中。文中所述的电力电缆故障定位策略,能够实现在不开挖电缆、不现场勘探的情况下,快速、准确地定位故障电缆。通过将电缆状态真实地显示在增强现实显示设备上,方便检修人员快速找到故障。该电力电缆故障定位方法不受电磁波的影响,在非故障线路段检测时也无需停电,显著减少了检修难度与停电时间。

城市电网高压电缆运维技术探讨

随着社会经济发展,城市电缆线路的设备规模与日俱增,给电缆运行管理人员带来前所未有的挑战。根据城市高压电缆运行及管理工作的特点,分析了城市电缆运行面临的问题,结合实际运行中的经验,介绍了高压电缆设备全生命周期管理要点和电缆线路防外力破坏措施,并对线路和隧道全面的状态监测及新技术新设备的研究工作进行了阐述。

半导电缓冲阻水带与铝护套接触形成白斑的实验

近年来高压、超高压XLPE绝缘电力电缆中出现的半导电缓冲层烧蚀现象严重影响电力电缆的可靠性和安全性。为理解缓冲阻水层与铝护套烧蚀机理,研究缓冲阻水层结构缺陷产生的原因,分别对工作在干燥和不同含水率条件下的电缆铝护套与半导电缓冲阻水带进行了模拟实验。实验结果显示,电流集中某个点流过半导电缓冲阻水带与铝护套之间接触的位置,将引起电流烧蚀,缓冲阻水带会形成若干个烧蚀洞眼;往半导电缓冲阻水带分别加入5 mL、10 mL纯净水,半导电缓冲阻水带材受潮后与铝护套接触都有白斑生成,生成速率基本一致;同样是在相同含水率的条件下,在半导电缓冲阻水带与铝护套之间施加100 mA的交流电流,会加速白斑的生成,几分钟内就能快速生成白斑。白斑呈现高电阻状态。

高压电缆运行时缓冲层存在的分压电压分析

由于与缓冲层相邻的绝缘屏蔽层并非良导体,因此直接作为电极测量得到的缓冲层分压电压较实际缓冲层分压电压有误差。为更好地理解该误差出现的原因与解决方案,建立等效电路模型以解释直接使用绝缘屏蔽层作为电极时引入的误差。并通过在绝缘屏蔽层上方包覆一层铜带的方法,将半导电电极改善为良导体电极,将点电极改善为面电极,提高缓冲层分压电压测量的精确性。通过模拟实验,对比在外屏蔽绕包铜带与未绕包铜带电缆的分压电压。结果显示,绕包铜带电缆较未绕包铜带电缆分压电压小,应证了以绝缘屏蔽为电极将使分压电压测量结果偏大的观点。利用实验数据可拟合以绝缘屏蔽为电极和以铜带为电极的分压电压数值关系,通过该关系可推算得到运行电缆中缓冲层实际分压电压。

基于模糊PID的液压杆塔调平控制方法研究

针对输电线路杆塔需要在容易下陷的土壤上进行液压提升作业前进行调平控制的情况,对受压土壤下陷特性进行研究,得出在液压杆对土壤施压的情况下,土壤下陷程度与施压程度是线性关系。在此基础上利用惯性测量单元(Inertial measurement unit,IMU)和实时动态差分定位技术(Real time kinematic,RTK)对调平过程中的杆塔倾斜状态进行测量,并且在二者频率不一致的基础上以卡尔曼滤波进行数据融合后,再以模糊PID控制算法实现杆塔调平控制。文章在试验中对比IMU和RTK在卡尔曼滤波融合下和没有融合的杆塔状态估计,其融合数据更具鲁棒性。并且在控制算法上对比传统PID控制算法和模糊PID控制算法,在超调量和恢复稳态时间上,模糊PID控制更具优势。

基于瑞士奶酪理论的电力设施保护策略探讨

鉴于电力设施保护工作面临管控效率不高、手段不足、外力破坏事件频发等问题,从瑞士奶酪理论出发,对现有的电力设施保护管控策略进行分析,提出针对性防范和改进措施,主张将有限的管控资源投入到系统管控的关键节点以达到现实条件下的最佳状态。