海上风电单芯海缆接地环流影响因素分析

单芯海缆在生产、施工方面相对于三芯海缆更具优势,但是其接地环流异常引起的海缆故障频繁发生。单芯海缆接地环流运行机理及检测策略有待深入研究。建立了基于阻抗矩阵的单芯海缆数学模型,揭示了铠装电阻率、铠装层相对磁导率、接地电阻、短路电阻等因素对阻抗矩阵内参数和接地环流的影响规律。结合实际工程案例分析了海缆接地环流分配不均的机理,为海缆的运行状态评估及检修提供了参考依据。

动态缆铠装层磨损预测分析

动态缆是浮式风电行业的核心装备,在深海油气开采系统中占据重要地位。由于动态缆结构复杂,内部存在大量的接触与摩擦,导致其磨损量难以准确预测。文中通过磨损试验,研究不同摩擦角度下磨损表面和磨损量的变化规律,并利用ABAQUS软件验证钢丝间交叉角度对磨损深度的影响,使用ABAQUS软件结合UMESHMOTION子程序二次开发进行磨损量预测。对比模拟的磨损预测结果与动态缆钢丝磨损试验结果发现,随着磨擦次数的增加,预测结果的准确度也随之增加。研究结果可以为今后动态缆铠装层磨损预测提供参考。

基于有限元法的海底电缆埋设深度实时预测研究

在洋流冲刷、人类活动和地质运动等外部激励的长期影响下,海缆的埋设深度容易发生持续性变化,从而导致海缆故障率急剧增加、负载能力大幅下降等一系列严重问题。本文以35 kV光电复合型三芯海底电缆为主要研究对象,采用有限元法仿真了不同环境温度、不同埋设深度以及不同载流量下的海缆温度场,建立了不同载流量下缆芯温度与埋设深度的关系曲线,不同环境温度下缆芯温度与埋设深度的关系曲线,并拟合了相应的关系式,以此整合出海缆埋设深度实时预测的关系方程式通式。最后运用工程实际监测的多源数据,通过该通式实时预测了海缆的埋设深度以及变化趋势,同时结合海缆扰动能量以及海缆埋设深度实测值,验证了该预测方法不仅具有可行性和正确性,也具有较高的预测精度。

油气管道动态直流与交流混合干扰分离检测方法

随着电网和管网交叉建设,油气管道上动态直流干扰与交流干扰呈混叠化发展趋势,加剧了管道腐蚀速度。为分离检测油气管道上的动态直流和交流干扰,分别利用不同分辨率的FFT提取混合干扰信号中动态直流干扰和交流干扰的频谱特性。进而利用分段聚合近似和FFT相结合的方式,将动态直流干扰近似处理为直流信号,实现动态直流干扰与交流干扰的分离与特征参量计算。检测结果表明,动态直流干扰和交流干扰的检测进度符合预期要求,其中原始交流干扰电位有效值与分离后测得的交流干扰电位偏差不超过±2.5‰,动态直流干扰电位有效值与分离测得的动态直流干扰电位有效值相差小于1 mV(不超过±0.5‰)。所做工作可以为干扰源排查和管道腐蚀针对性防护提供数据支撑。

不同敷设方式下±500 kV高压直流海缆稳态载流量仿真分析

稳态载流量是衡量高压直流海缆电能传输能力的重要指标。为此,采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件建立了±500kV直流海缆电-热-流耦合模型,基于控制变量法研究了J型管、电缆沟和隧道3种典型敷设方式下的尺寸参数、材料热导率、排列方式等对海缆稳态载流量的影响。结果表明:在J型管敷设段,减小J型管管壁厚度和增大J型管外径均可有效提高海缆稳态载流量;在电缆沟敷设段,随着埋深的增加,稳态载流量逐渐降低,而空气域截面尺寸和电缆沟材料热导率的增大则可提高稳态载流量;在隧道敷设段,考虑到空气对流换热等因素,当电缆横向排列且间距为900mm时,稳态载流量达到最大值;稳态载流量最低的隧道段为瓶颈段,可通过增加通风设备提升瓶颈段稳态载流量。

海底电缆系统工程设计与实施

针对海岛微电网与海岛联网工程示范项目建设的实例,通过对海岛联网工程海底电缆的路径分析、等级及联网方式选择、电缆选型以及海底电缆敷设与保护等方面进行研究与总结,为海底电缆设计、选型及工程实施提供参考。

交流单芯海底电缆金属护层接地方式研究

为研究多种工况下综合考虑经济性和安全性后的交流单芯海缆金属护层最佳的接地方式,首先分析了金属护层工频感应电压、短路感应电压以及冲击感应电压的作用机理和计算方法,指出了过电压工况是制约海缆安全运行的控制条件。针对接地方式选择的经济性评估,认为长距离海缆的电容电流对海缆工频感应电压、损耗以及载流量有较大影响,需对IEC 60287的损耗计算方法进行修正以便正确计算海缆载流量,最后给出了金属护层接地方式的选择原则。

融合在线监测数据的海底电缆综合健康状态评估

海底电缆的运行状况直接影响海洋工程的安全可靠运行,及时有效地掌握其健康状态具有重要意义。海缆自身结构和运行环境复杂,健康状态难以准确掌握。为此,提出了一种融合在线监测数据的海底电缆综合健康状态评估方法。首先,以电缆状态评价技术导则为指导,融合海缆在线监测动态数据和巡检、试验等静态数据,构造适用于海缆综合健康状态评估的指标体系。其次,基于海缆在线监测状态量的特征,结合电缆导则评价标准,形成了一套合理、有据的评估准则。然后,在上述基础上建立多状态量融合的评估模型,分层对海缆部件和整体进行评估,得到海缆健康状态,并根据模糊理论量化状态,得到海缆综合健康状态评估结果。最后通过对某海上油气工程的海缆进行实例分析,验证了该方法的可行性和有效性。

海南联网工程500 kV海底电缆检测水下遥控机器人的关键功能设计

海底电缆检测用水下机器人均为大型施工机器人,基于大型施工船只使用。为了使运维单位能够正常开展日常检测工作,需单独设计海底电缆检测专用的水下机器人。首先结合海南联网工程的实际情况,统计分析了水文洋流数据信息,得出了水下机器人所需具备的抗流能力,计算出了水下机器人的功率、推力、行进速度等基本参数,设计了水下机器人的定位方法。接着根据海底电缆的检测需要,分析并确定了需要搭载在水下机器人上的各类检测设备。并结合母船的特点,对基于非动力平台水下机器人的安全作业方式进行了分析。最后根据运维情况提出了海南联网工程500 k V海底电缆检测水下机器人的特殊设计要求。

降低220kV高压送出海缆的投资成本研究

为了推动海上风电平价项目的建设,争取早日实现“双碳”目标。笔者就如何降低220 kV高压送出海缆的投资成本进行了研究。通过分析影响高压送出海缆投资的原因,找出主要原因,并针对主要原因,制定对策;从海缆载流量计算、瓶颈处载流量提升、海缆敷设方案、出力与环境温度的关系、海缆长度计量方法五个方面展开研究,找到降低220 kV高压送出海缆投资成本的可行方案,最终实现节约投资12.5%,共节约了9277.00万元。可见,如何选择海上风电的高压送出方式,对投资成本影响较大,应该审慎对比研究确定。

模块化海洋工程项目中电缆分支路径排布方式的选择

介绍了在模块化海洋工程建造项目中,针对模块的结构形式以及模块所属的配电和用电设备的布置特点,选择合适的电缆分支路径的排布方式方法,以便达到模块电缆路径的美观大方、降低成本、提高质量的目的。

基于抛石保护法的施工过程对海底电缆的力学冲击分析

中国南方电网责任有限公司联合海南电网投资并建设了我国第一个海南跨海联网工程,以实现我国远距离、大功率传输电能的宏伟战略目标和解决当地人民日益增长的供电需求.但是,海底电缆(海缆)常常由于复杂的海洋环境和各种外在的人文因素而常遭受到各种类型和不同程度的损伤以及破坏.针对海底电缆不同的防护方法,主要基于抛石保护法的施工过程对海底电缆造成的力学冲击进行仿真分析,得到在施工过程中由于不同的块石粒径和不同的抛石层堆积厚度对海底电缆造成的冲击力和侧压力变化规律,由此推出在保证海缆机械性能和力学性能的前提下,实际施工过程当中最优的石块粒径和堆积层厚度.对同类或相近工程的施工提供一定的指导价值和意义.

海底电缆敷设施工悬浮泥沙起悬比研究

由于海上风电海底电缆敷设产生的悬浮泥沙会影响海洋水环境,故悬浮泥沙是海上风电项目环境影响评价的重点之一,目前悬浮泥沙源强的计算采用经验公式,其中起悬比的选取是关键。通过大丰、阳江海上风电项目海底电缆敷设现场浊度实测,推算海底电缆敷设施工产生的悬浮泥沙源强,再通过经验公式反推悬浮泥沙起悬比。结果表明,在底质粒径介于0.011~0.11 mm的粉砂质或淤泥质海域采用水力冲射法进行海底电缆敷设,产生的悬浮泥沙起悬比选取范围在7%~10%之间,该经验为类似项目提供了实测依据。

TSS350在琼州海峡跨海高压输电系统500 kV海底电缆带电检测项目中的应用

介绍了改造后的TSS350在琼州海峡跨海高压输电系统500kV海底电缆带电检测项目中的应用,阐述了海底电缆带电探测的重要意义,分析了TSS350的工作原理,明确了常规TSS350与改造后的TSS350的区别。

复杂环境中海底电缆温度场及载流量模型研究

载流量是海底电缆运行调度的重要参数,受最高允许工作温度所制约,建立考虑复杂海洋环境中洋流影响的海底电缆温度场及载流量模型具有重要意义。针对传统解析法计算复杂、仅适用于特定敷设环境等问题,根据电-热-流多场耦合理论,基于有限元分析技术分别建立了埋设和铺设两种敷设方式下的高压三芯交联聚乙烯(XLPE)海底电缆温度场及载流量分析模型,并研究了洋流流速及温度对海缆载流量的影响。研究结果表明,所建模型与传统解析法相对误差在5%以内;相同环境因素下,铺设海缆稳态载流量比埋设高出200~330 A不等,且两者变化率在低流速时更灵敏,但不受洋流温度所影响;此外,短时应急载流量允许运行时间与其大小及初始缆芯温度成反比关系。

厦门电力进岛自容式充油海底电缆供油系统设计

依托厦门电力进岛第一通道扩建工程,计算了自容式充油海底电缆的需油量、油压值,并通过利用供油箱内的油体积、温度和压力的状态方程,提出了该类海缆供油系统油压整定的计算方法,并依此制定了该类海缆油压报警的整定原则,为该类海缆的施工、运行提供了基础数据。

基于改进狼群算法的海缆力学仿真分析

为探究海洋复杂水流条件下海缆在敷设或拖曳时的水下姿态,确保海上作业的安全性,提出一种基于改进狼群算法(improved wolf pack algorithm,IWPA)的海缆力学分析方法。利用牛顿运动定律建立海缆的控制方程,考虑到控制方程的复杂性和非线性及传统龙格库-塔或牛顿迭代法的固有缺陷,将控制方程的求解转化为函数优化问题,引入狼群算法(wolf pack algorithm,WPA),并提出智能奔袭和基于标准差的种群更新策略对算法进行改进,用于对控制方程的求解,通过仿真得到海缆的水下位形曲线。结果表明,IWPA相比于其他算法收敛速度快,精度高,在海缆力学分析中具有可行性和有效性。

厦门220kV春围Ⅱ路海底电缆工程概述

厦门220kV春围Ⅱ路海底电缆首次在国内使用了大截面(2 500mm^2)、高电压(220kV)等级的自容式充油聚丙烯薄膜木纤维复合纸(PPLP)绝缘复合光纤电缆。介绍了该海底电缆的选型思路、电缆结构以及用于海底电缆敷设的自行设计的退扭系统,对海底电缆光纤测温、油压监测、海域视频监视等辅助系统进行了阐述。

风电海底电缆典型敷设施工

介绍了海底电缆敷设施工的工艺流程,指出敷设工程的质量控制要点和内容,并从防火、抵抗风浪、作业安全和警戒保卫等方面建立危险源安全保障要点。所建立的海底电缆敷设施工质量和安全保障体系在国家高技术研究发展计划示范工程——大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发项目中应用,结果表明能有效地满足高压海底电缆现场施工的需要。

均匀流作用下海底电缆涡激振动的试验研究

文章在海洋环境水槽中利用缩尺模型开展了海底电缆在水流作用下的涡激振动试验,采集试验过程中模型的应变数据,分析得到模型的振动频率、响应幅值、模态特征等数据。根据试验数据,研究了海底电缆的位移与频谱分析、主模态、主响应频率与最大位移响应幅值特征,并分析了约化速度、悬空高度、悬跨长度等对涡激振动响应的影响。研究成果对海底电缆的工程建设、运行维护及安全防护具有指导意义。