电容耦合法电缆局部放电带电检测的在线校正

为建立高压电缆高频局部放电带电检测现场在线校正方法,基于高压电缆绝缘接头外置式电容耦合局部放电检测校正回路等效电路模型,通过电缆模拟接头与真型接头的校正试验,分析了带电检测的在线校正与离线校正方法的等效关系及其影响因素;结合实际运行线路超高压电缆接头上的电容耦合法校正比对试验,提出了电容耦合法局部放电带电检测的现场在线校正与灵敏度评估方案。研究结果表明,在线与离线校正等效系数为接头绝缘法兰两侧等效电容与信号注入侧接头等效电容之比,与检测回路阻抗及旁路杂散电容无关;绝缘接头中的局部放电量受接头绝缘法兰两侧等效电容分流及杂散电容影响,现场检测灵敏度为在线校正注入中的最小可检出信号与校正等效系数之积;现场带电检测与校正中,检测用电容耦合传感器的电容值应≥500 p F,并应尽可能接近绝缘环两侧,校正用电容耦合传感器应安装在检测电容外部两侧、且具有良好对称性结构的位置以减少校正误差。

考虑谐波的电动汽车充电策略及对配电网电缆载流能力和热寿命的影响

为避免电动汽车充电引起配网电缆过载,合理确定配电网电缆载流量,建立数学模型定量分析了两种充电功率模式在高峰和避峰充电时对配电网电缆温度和热寿命的影响。该模型考虑了电动汽车充电的时间特性和谐波特性,以渗透率和谐波含量为参数构建了电动汽车充电功率和配电网电缆电流的数学方程,基于IEC 60287定量分析了谐波电流含量对电缆交流电阻、钢带屏蔽层磁滞和涡流损耗导致的电缆温升影响,最后基于Arrhenius模型建立了电缆温度和热寿命间的数学关系。该模型选取一典型城市配电网,针对高峰和避峰时间段各采用高功率和低功率共4种充电模式进行了仿真分析,设置居民负荷电流峰值为70%电缆额定电流,结果表明,在30%渗透率下,电动汽车充电行为提升了配网电缆温度26.19℃,若不计谐波影响,温升为20.89℃,电动汽车谐波对电动汽车充电行为引起的配电网电缆温升的贡献为20.17%;夏季高峰高功率模式在30%渗透率下会引起配网电缆过载;低功率避峰充电策略下配电网电缆温度最低,电缆寿命损失最小,用户充电费用最少。

单芯电力电缆同相多根并联运行方式分析与优化

单芯电缆同相多根并联运行给电缆线路带来了电流分配不均匀、感应电压过高以及线路参数难于确定的问题,为此对同相多根并联线路的电路模型进行了分析,给出了电缆同相多根并联运行时电流分配以及感应电压的计算方法;利用矩阵变化,提出了电缆同相多根并联运行时线路序阻抗的计算方法,并利用实际线路验证了电缆的电流分配系数。通过改变电缆排列方式、敷设间距等参数,对单芯电缆同相3根并联运行线路进行了电流分配与感应电压的优化,优化结果表明,将不同相3根电缆组成的品字形,能有效地均匀分配电流,降低线路感应电压。该研究能用于指导单芯电缆同相多根并联运行的设计与运行。

多回并联电缆线路参数的不对称性分析

输电线路参数的不对称性对电网的安全运行有着重要影响。为分析并联电缆线路参数的不对称性,首先以卡松线路模型为基础,建立电缆序阻抗参数的计算模型,将高压单芯电缆的金属护套视作普通线路,与大地构成"护套-大地"回路,进而推广到多回并联运行的电缆线路,并阐述了多回电缆序阻抗参数的计算方法;然后通过引入线路参数不平衡度的概念,重点对比分析了几种典型相序排列方式下并联双回电缆线路序阻抗参数的不对称性。分析结果表明:双回并联电缆导线"品"字型排列的对称性优于垂直排列和水平排列,其中又以"品"字型垂直排列的对称性最佳。

电缆分布式光纤测温系统测量结果符合性的比对试验

为验证应用在电缆线路上的分布式光纤测温系统(DTS)对电缆导体温度和动态载流量计算的符合性,实时测量了不同的敷设环境下电缆在施加相应的负荷电流时的导体温度,以此验证了DTS的导体温度和动态载流量计算符合性,并完成了隧道、直埋等典型敷设环境条件下的周期负荷、随机负荷电流等条件下验证试验研究。结果表明,比对试验方法可有效判断应用在电缆线路上的DTS的性能;有效验证DTS对电缆导体温度和动态载流量计算的符合性;提高DTS计算的精确性;提高DTS在电缆线路安全运行中应用的作用。

振动载荷条件下的交联聚乙烯绝缘老化特性试验研究

为分析振动载荷对交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆的绝缘状态和运行可靠性的影响,评估热老化过程中施加振动载荷后XLPE绝缘材料微观结构及性能的变化,将2组XLPE试样分别放在恒温箱和恒温-振动箱内进行老化试验,其中在恒温-振动箱内的XLPE试样同时承受温度和振动载荷的作用。将2种老化方式下的XLPE试样在不同老化时间点的微观结构、机械性能、介电性能、热过程、耐电性能等进行比对测试。研究结果表明：在相同的老化时间下,施加振动载荷作用的XLPE试样的微观结构、机械性能、介电性能、耐电性能明显区别于的未施加振动载荷作用的XLPE试样;且存在一个老化时间限值（900~1 200 h）,超过这个限制后施加振动载荷作用的XLPE试样的性能明显劣于未施加振动载荷的试样,充分证明了振动载荷对XLPE绝缘老化的加速特性。

典型敷设条件下电力电缆线路运行振动特征值的测量试验

为测量和分析电力电缆线路运行振动特征,分析由振动所引起的电缆线路运行缺陷的原因,在分析电缆线路的电磁力计算及振动力学特性基础上,将加速度传感器安装在电缆线路上,测量了施加电压和电流条件下的振动频率特征及振幅与电压和电流变化的对应关系,并测量了在不同敷设方式条件下的振幅变化。研究结果表明:电缆线路上的电压值和电流值越大则所产生的振幅越大;相同电压和电流条件下,隧道条件下的电缆振幅大于直埋敷设条件下的电缆振幅;终端和接头的振幅大于电缆本体振幅。根据获得的振幅与电压值和电流值的对应关系、振幅与敷设方式的对应关系,提出了对高电压大电流电缆线路应在蛇行敷设电缆、电缆终端及接头的铅封等位置处增加防振垫等措施,避免局部受力。研究成果可以为进一步分析不同敷设方式下高压电缆线路运行振动的影响、制定针对性的运维策略及构建振动分析模型提供参考。

平行多回电缆序阻抗参数的计算与分析

电缆序阻抗参数的准确计算是进行电缆工程设计的重要基础。平行多回电缆间由于电磁耦合的影响,其序阻抗参数的计算方法不同于单回路电缆。以"单导线–大地"回路为基础,提出了一种新的平行多回电缆序阻抗参数计算方法。该方法将金属护套与电缆芯线同等看待,分别与大地构成"护套–大地"回路和"芯线–大地"回路,充分考虑了护套电流以及各回电缆之间耦合作用的影响,同时实现回路间解耦,得到综合等值序阻抗参数,仿真算例验证了该方法的正确性。基于上述方法,以平行2回电缆为例,对不同敷设方式下序阻抗参数的变化特点进行比较分析。

高压直流交联聚乙烯电缆30天负荷循环试验下的空间电荷特性

为研究高压直流(HVDC)交联聚乙烯(XLPE)电缆在负荷循环试验中的空间电荷积聚特性,按照国际大电网组织CIGRE TB496的试验要求,对电压等级为30 k V的直流电缆开展了型式试验中的30 d负荷循环试验,采用脉冲电声法(PEA)测量了其空间电荷特性,重点研究了温度和加压时间对直流电缆空间电荷特性的影响。研究结果表明:温度对直流电缆的空间电荷特性具有显著的影响,在加热的过程中,随着温度的升高,电缆绝缘中主要表现为异极性空间电荷的注入(异极性空间电荷通常是由杂质在电场作用下被电离而造成的),且正极性电压作用下的异极性空间电荷注入比负极性电压作用下的要强;此外,随着加压时间的增加,电荷会逐渐由高温侧向低温侧迁移;在冷却过程中,电缆绝缘中会产生与电压极性相同的电荷积聚;48 h正极性负荷循环试验与24 h正极性负荷循环试验下的电荷积聚特性类似,不同的是随着加压时间的增加,相比于加热前,冷却24 h后电缆中积聚了少量的正极性空间电荷。

中低压交联电缆集群敷设载流量的计算

根据IEC60287标准计算了中低压电缆在不同集群敷设方式、环境温度及土壤热阻下恒定负荷的稳态载流量,分析温度、土壤热阻系数对复杂情况敷设电缆群载流量影响程度的结果表明:土壤热阻系数是埋地集群敷设电缆载流量的关键影响因素,实际应用中,选择合适的土壤组分是增加集群敷设电缆载流量的重要手段。

110 kV XLPE电缆绝缘杂质分析

使用红外光谱和能谱的分析技术及电缆绝缘层微孔和杂质的分析方法,分析了一段110kVXLPE电缆绝缘中一微小黑色颗粒的材料性质,并评定了该段电缆绝缘层的微孔和杂质水平。研究认为该微小黑点为电缆绝缘料在挤出过程中产生的炭化微粒,尺寸未超过国家标准要求,该段电缆绝缘层的微孔和杂质水平合格。

直流预压时间对直流叠加冲击电压下XLPE中电树枝引发特性的影响

为探究直流预压时间对直流叠加冲击电压下电树枝引发特性的影响,在幅值为0、±10 kV预压时间为1、10、60、180min的直流偏置电压下分别叠加±50k V的雷电冲击电压。此外,利用双极性载流子输运模型对复合电压下针尖附近空间电荷及电场分布进行了仿真分析。试验及仿真结果指出,随着直流电压作用时间的增加,复合电压下的电树枝引发长度逐渐增加,介质内部空间电荷浓度及分布范围有所增加,且复合电压下电树枝引发长度与空间电荷浓度、注入深度以及流注发展过程有关。复合电压作用下电树枝引发长度以及直流电压下空间电荷分布特性与所加电压的极性存在紧密联系,正极性冲击电压下电树枝引发长度明显大于负极性;当直流预压时间及幅值相同时,负极性直流预压下空间电荷浓度及分布范围均大于正极性。

有限元电场计算时模型表面网格精细控制方法

大型复杂模型有限元电场求解过程中,所关注设备表面网格的精细化控制往往难度较大。为此,对有限元电场数值计算时网格划分的相关基本原则进行讨论,考虑实体模型的基本几何结构,提出了基于多层外包实体实现设备表面网格精细控制的思想,在此基础上研究了有限元建模方法。以简单三维模型为例,分别介绍了外包实体生成算法、区域划分原则及相关操作流程。以标准模型为例介绍了所提方法的具体应用过程,同时对外包实体的参数设定进行了讨论。将该方法应用于±1100 kV特高压换流站直流阀厅设备表面电场计算中,计算所得模型表面电场过渡平滑,电场强度最大值为13.8 kV/cm。该方法有效实现了模型表面网格的精细控制,对大型复杂有限元模型的高效、精确建模具有一定的指导意义。

XLPE电缆的热–振动联合老化试验测试与分析

在桥梁、桥架等振动条件下运行的交联聚乙烯（XLPE）电缆线路,击穿故障多发生在支架附近的XLPE绝缘上,这可能是由于振动导致的XLPE绝缘劣化进一步加剧所导致。而目前没有对XLPE电缆绝缘在热–振动条件下的老化失效机理和运行状态评价的研究。因此,在分析电缆线路运行特点及电缆故障的基础上,通过构建XLPE电缆的热–振动联合老化试验平台,在试验平台上对XLPE电缆施加负荷电流和机械振动,同步开展热–振动联合老化和单一热老化试验。通过对1 440 h老化时间下的XLPE电缆绝缘取样分析,获得热–振动联合老化、单一热老化及未老化电缆的XLPE绝缘材料的力学性能、介电性能及微观结构的差异性,以分析振动对XLPE绝缘性能及电缆运行特性的影响。试验结果表明：热–振动联合作用下XLPE材料的氧化速率和程度均大于单一热老化条件下的数值,机械振动加速了XLPE绝缘层的老化。该研究成果可为振动运行条件下XLPE电缆线路的运行状态评估提供技术支持,具有实际工程应用价值。

工频电压叠加谐波作用下硅橡胶绝缘的陷阱和介电特性演变规律

我国电网容量的迅速增长与大量电力电子设备和非线性负载的广泛使用,导致电力系统产生了谐波。电力系统中的谐波会对电力设备的正常运行产生安全危害,加剧电力设备内部绝缘材料的老化,降低电力系统的整体运行可靠性。为此采用工频电压叠加谐波对电缆终端进行加压试验,然后测试运行不同时间的电缆终端上硅橡胶绝缘材料的红外光谱、介电谱、电导率、表面电位衰减等特性。试验结果表明:随着运行时间延长,硅橡胶的介电常数和介电损耗因数逐渐增大。特别是低频下硅橡胶的介电损耗因数出现了很大的变化,直流电导对介电损耗的作用显著增强,导致介电损耗因数随着频率的下降而呈现逆幂函数增大趋势。硅橡胶绝缘在正电晕和负电晕充电后的表面电位衰减速率随电缆终端运行时间的延长而加快,与电导率逐渐增大的试验结果一致。通过分析硅橡胶绝缘材料的电子陷阱和空穴陷阱分布特性,发现随着运行时间的延长,电子和空穴的陷阱能级均变浅。通过载流子跳跃电导模型计算发现电缆终端运行时间延长形成的浅陷阱将导致载流子迁移率增大,电导率上升。当电导率上升到一定值时,绝缘电介质将失去绝缘性能,导致绝缘失效。

锚害对500 kV海底电缆结构层的影响

锚害是影响海底电缆线路安全稳定运行的主要危险因素,为分析锚害对高压海底电缆机械和电气性能的影响,有必要对锚害造成的海底电缆结构层变形及海缆绝缘层电场分布进行有限元计算。该文首次建立了500 kV交流交联聚乙烯绝缘铜丝铠装海底电缆锚害有限元模型,利用非线性动力学算法求解海底电缆受到锚害后各结构层的应力及应变分布,重点分析了锚害直接作用部位绝缘层截面的应变分布;并根据锚害后绝缘形变情况,建立了不同压缩率下绝缘电场的有限元模型,求解出不同压缩率下绝缘层电场的分布数据;同时利用最小二乘法拟合得到锚害后绝缘电场与压缩率的关系方程。结果表明:锚砸和钩挂2种锚害形式对海底电缆形变影响为绝缘产生椭圆化变形,该变形导致绝缘电场强度局部升高,电场变化与绝缘层的压缩率成指数关系。研究结果可为海底电缆锚害故障评估提供理论和数据参考。

美国国家实验室开放共享的实践经验及启示

向社会开放共享国家实验室在重大科研活动中产出的大量高价值科研资源,有利于深入挖掘科研数据价值、促进科研成果转化,推动国家现代化建设和社会发展。使用文献调研法和案例分析法梳理美国能源部及其下属17所国家实验室的开放政策、开放手段和开放对象,建立完善的开放共享政策法规,采取复合式的开放共享手段,开放多种类型的科研资源。在总结国外实验室经验的基础上为国家电网有限公司构建完善的政策体系、应用复合式共享手段、全面开放科研资源,推动公司的开放共享管理。

基于大数据分析的电缆智能检修框架研究

传统的计划式电缆检修方法能够显著降低电缆故障率,但却存在如检修不足或过剩、盲目检修等问题。为了提升电缆检修的效率,文章以电缆大数据分析技术为基础,提出了一套电缆智能检修框架。检修框架依据电力运行单位积累的大量电缆及电缆通道状态监测、电缆检修等数据,通过循环神经网络等大数据建模关键技术,实现对电缆运行状态的动态评估和检修任务的智能安排。该技术框架能在降低检修成本的同时提升检修的实际效果,提高检修工作的智能化水平。

科学资助组织推动开放获取的经验及启示——以英国研究与创新署为例

开放获取(Open Access,OA)在我国已开展多年,但是相比于欧美依然有些许不完善之处。本文以国际知名的科学资助组织英国研究与创新署为调研对象,采用网络调研法和文献调研法,分析并总结其推动OA发展的实践经验:建设体系化OA政策,包括从战略层面高度重视OA、对OA政策进行高度概括和细致解读;积极参与OA实践,包括开设OA专项资助基金、开展严谨的OA审查工作;合作推动OA发展。结合英国研究与创新署的经验和我国现状,提出三点推动我国OA发展的启示——一是制定可行且完善的OA政策,二是开展立足于国内与国际的OA实践,三是推行OA和开放科学教育以号召全社会参与。