典型变电站沟内线缆HEMP耦合仿真研究

当高空电磁脉冲耦合到变电站内部时,线缆会成为耦合主要的效应物。基于典型变电站布局,选取了3种典型的连接二次设备的控制线缆,对比分析选取了三维传输线矩阵TLM算法对典型线缆进行高空电磁脉冲HEMP耦合仿真分析。结果表明,两端均不接地的线缆末端能产生高达49 kV的电压信号;模拟量传输线缆则能在接地芯线和屏蔽层上感应到百安培量级的电流信号;传输开关量的线缆在屏蔽层感应到百安培量级的电流信号,芯线上的信号不超过0.23 mA。最后利用水平极化辐射波模拟器进行现场试验,与仿真结果对比验证了算法的等效性和耦合计算结果的有效性。

基于数字化的电缆敷设及优化设计

采用博超STD-R 5.0软件,研究了不同敷设方式、不同敷设路径、不同电缆走向对变电站全站电缆敷设的影响。从路径规划、长度分割、电缆走向、电缆编码、型号规格、电缆碰撞等不同角度对变电站内电气一次、电气二次、通信电缆敷设进行了分析论证,进而选择较优敷设方式,并更好地指导现场施工,为施工前期设计阶段提供了理论依据。

面向地下电缆沟智能巡检机器人的紧耦合SLAM系统

地下电缆沟的日常巡检劳动强度大,且存在危险隐患,是城市电力系统保持稳定工作亟需解决的问题,采用智能巡检机器人系统是解决这一问题的趋势;同步定位和实时地图的构建是地下电缆沟机器人自主巡检的前提;地下电缆沟等场景具有底纹理、结构化、路面平整度情况复杂、GPS信号差等场景特征,巡检机器人对该类结构化场景进行建图时,会出现地图退化和定位精度下降的现象;针对上述问题设计了一种基于多传感器的SLAM系统,融合了二维激光雷达、惯性测量单元、轮式里程计等多种传感器数据,通过自适应初始化对机器人里程计进行优化;针对不同路面平整度下的相邻激光关键帧匹配误差,设计了一种自适应帧间配准方法进行校正;现场试验表明,在路况复杂的地下电缆沟场景中,该方法比现有方法的地图退化率和定位误差平均分别降低了7.42%和8.73%,具有明显的工程应用价值。

冲喷式柔性管缆挖沟机在海底管缆铺设挖沟施工中的应用

深水水下管缆的铺设是开发深水油气资源的关键施工作业项目。深水水下挖沟作业具有技术难度大、施工复杂、投资巨大等特点。在深水海域油气开发工程中冲喷式柔性管缆挖沟机应用广泛,因此对其产品性能、实际深水功能测试、挖沟作业工序、挖沟沟型、挖沟效果等关键技术问题进行分析,经过实践验证,该设备能够独立完成千米级深水域水下挖沟施工。

基于改进EKF_LOAM的电缆沟巡检机器人精准定位策略

精确定位和准确构建地图(SLAM)是电缆沟巡检机器人顺利完成巡检任务的基础。传统激光SLAM算法在电缆沟环境中容易产生“长廊效应”,且容易在z轴方向上产生漂移。针对上述问题,提出了一种基于多传感器融合的改进扩展卡尔曼滤波激光雷达测距与制图(EKF_LOAM)算法。通过扩展卡尔曼滤波器(EKF)将车轮里程计和惯性里程计融入LeGO_LOAM算法框架中来抑制“长廊效应”,在EKF_LOAM算法的基础上引入IMU的z轴线速度测量值,并设计基于特征点数量的自适应协方差计算方程,约束由面特征点严重缺失引起的z轴漂移。分别在虚拟和真实电缆沟环境中开展实验,结果显示所提算法的最终行进误差比LeGO_LOAM算法的行进误差减小了超过40%,比Cartographer算法的行进误差减小4.57%,z轴方向误差比EKF_LOAM算法减小49%,证明了所提算法在电缆沟环境中优于传统的LeGO_LOAM、Cartographer和EKF_LOAM算法,更适用于电缆沟巡检任务。

基于BIM技术的配网土建预制加工研究

随着城市建设的快速发展,配网土建工程作为电力系统的重要组成部分,其建设规模和复杂性不断增加。传统的配网建设方式往往存在效率低下、精度不足、成本高昂等问题。为了提高配网建设的质量和效率,并降低成本和资源消耗,提出基于BIM技术的配网土建预制加工研究。将BIM技术应用于配网土建预制加工中,可以实现对构件的精确设计和制造、提高施工效率和质量并降低成本和资源消耗。

基于便携式电缆隧道通风系统的研究与应用

针对电缆沟隧道施工过程中的环境安全问题,提出了一种基于便携式电缆沟隧道通风系统方案。本文详细介绍了基于便携式电缆沟隧道通风系统方案,给出了该方案的工作原理示意图,最后通过实际现场模拟测试,说明了装置的使用效果。

配电室电缆沟专用灭火装置的研究与应用

配电室内电缆沟数量众多,全站电缆除直埋电缆外均敷设于电缆沟内,电缆沟分布位置广泛,而且内部敷设电缆连接的设备极其重要,发生火灾后人员不易靠近且人工灭火存在较大风险。文章研制一种配电室电缆沟专用灭火装置,由泡沫产生装置、泡沫释放装置、移动底盘、翻转机构共4部分组成,灭火介质采用压缩空气泡沫,有效应对火灾场景下电缆沟内多种灭火难题。

南水北调东线一期山东段工程建筑物室外电缆沟修复处理技术与应用

根据南水北调东线一期山东段工程建筑物室外电缆沟现状,阐述了电缆沟改造处理技术要求,明确了电缆沟改造处理技术标准,通过修复处理建筑物室外电缆沟,大大提升了电力电缆在电缆沟内的安全可靠性,确保调水安全运行。

红外热成像机器人在变电站电缆沟巡视中的应用

阐述变电站电缆沟巡视存在的问题及原因,分析红外热成像机器人的实验过程。结果表明,应用红外热成像机器人在变电站电缆沟巡视,避免人工巡查方式的局限,这是一种先进的电缆巡视方法。

预制装配式电缆沟模块制品在配电施工中的应用

针对传统式现场浇筑混凝土电缆沟宜受环境及气候的影响,对过程中的温控、质量、进度等难以保证,同时还会受到土建和设备安装条件的限制等问题;提出了一种采用工厂化预制装配式电缆沟模块制品的施工方法,对预制装配式电力电缆沟制品制作工艺进行了研究,待到施工时,可将预制好的电缆沟模块及附件制品运至施工现场进行组装施工。通过实地现场施工应用和数据对比分析,结果表明预制装配式电力电缆沟制品在技术工艺、施工周期、施工工程成本,维护便捷性、安全性等方面具有明显的优势,对提高施工技术水平和平衡施工力量等都具有十分重要意义,值得进一步在工程上推广应用。

典型变电站海绵城市设计策略研究

在“双碳”要求背景下,为保证电力供应,各地均在大力进行各等级变电站的完善建设。结合系统化全域推进海绵城市建设的要求,进一步完善变电站海绵城市设计的重要性日益突显。基于变电站项目场地布局特点和日常运行规律,分析变电站项目中应用各类海绵城市技术措施的适宜性,以南方某城市典型变电站为例,提出海绵城市整体设计策略,优先采用绿色生态海绵城市设施滞蓄雨水,通过合理的断接和引流方式,组织场地径流。针对电缆沟或电缆隧道阻隔场地雨水管网情况,采用增设排水沟并合理控制竖向高程的方式,解决超标雨水溢流排放的问题。通过对典型变电站海绵城市设计策略进行研究,为同类型项目的设计与建设提供有价值的参考。

不同敷设方式的服役XLPE电缆绝缘结构及性能劣化规律研究

本文以110kV XLPE电力电缆为研究对象,比较了直埋、排管、电缆沟敷设方式下电缆服役13年的情况。为了对XLPE绝缘材料的劣化规律进行表征,本文采用了傅里叶红外光谱(FTIR)、差式扫描量热(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)、宽频介电谱和工频击穿试验等多种研究手段。结果表明:服役13年的XLPE电缆绝缘相比未服役电缆在微观结构和宏观性能上均出现明显劣化,具体表现为XLPE分子链发生断裂,C=O、C=C、—OH等极性基团增多,直埋、排管敷设时熔融温度、结晶度较低,电缆沟道敷设时熔融温度、结晶度较高,球晶形态均遭到破坏;3种不同敷设方式下的XLPE电力电缆介电常数及介电损耗均上升,工频击穿场强下降。其中,排管敷设的电缆绝缘在结构和性能上具有更快的劣化速率,直埋敷设次之,电缆沟道敷设劣化速率最慢。产生上述差异的原因在于沟道敷设电缆的散热条件最好,在施加电流相同的情况下,电缆运行温度最低,排管敷设电缆散热条件最差,电缆运行温度最高。

沟槽式预制装配式电缆排管工作井施工工艺及应用

为解决预制装配式电缆排管工作井的施工难点并促进其在电网工程中的广泛应用,从预制排管及工作井的安装施工工序、构件标准预制和工作井-排管连接处工艺处理等方面进行了介绍。在此基础上介绍了预制装配式电缆排管工作井生产标准化、施工机械化和建造绿色化的特点,论述了沟槽式预制装配式电缆排管工作井解决了制约预制构件推广应用的难题,从而证明了沟槽式预制排管井工作可以实现“标准设计、标准施工”的目标,还可以快速恢复交通且充分利用混凝土强度,实现在电缆线路中的推广应用。

极端高温下10kV电缆中间接头载流量分析

随着世界各地夏季环境温度不断升高,电缆中间接头的工作环境正在恶化。为此,文中基于有限元法建立10 kV三芯电缆及其中间接头仿真模型,分析不同环境温度和不同电流下中间接头的温度分布。首先,开展温升试验,得到电缆中间接头表面的稳态温度,验证仿真模型的准确性;然后,拟合不同环境温度下中间接头高压载流导体表面温度与电流的函数关系,以此可以计算不同极端环境温度下中间接头的极限安全载流量。结果表明,环境温度升高对中间接头高压载流导体表面的温度分布趋势几乎没有影响,在外护套外表面处也满足此规律。中间接头高压载流导体表面温度与电流近似成二次函数关系。当电流幅值为480 A、环境温度为75℃时,高压载流导体表面与外护套外表面最高温度分别是环境温度为30℃时的1.57倍与1.69倍。当环境温度超过55℃时,按照国标规定的持续允许载流量会使中间接头高压铜导体表面温度超过最高允许运行温度90℃。考虑到自2020年起夏季环境温度持续增加,现行国标中10 kV铜导体三芯交联聚乙烯绝缘电缆中间接头的持续允许载流量须被修正。

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。

预防电缆沟起火的小电流接地系统单相接地故障处理

为避免小电流接地系统单相接地故障引发的电缆沟起火事故,采用火灾动态仿真分析方法得到了接地故障电弧导致电缆沟引燃的时间与空间阈值。在此基础上阐述了预防电缆沟起火的综合治理措施。论述了兼具相控消弧线圈和预调式消弧线圈优点的相控预调式消弧线圈的实现方式及其实验测试数据。阐述了跨线相继接地故障的处理方法,包含以暂态量法为主的连续检测过程及以稳态量法为主的增补处理过程。给出了单相接地保护跳闸延时的整定依据及间断性接地故障的处理方法。针对城区和郊区配电线路分别论述了集中智能容错单相接地故障处理方法和基于合闸速断的分布智能单相接地故障处理方法。介绍了在陕西全省172座110 kV变电站供电区域范围内配电网的整体应用成效,表明所论述的技术措施的有效性。

基于暂态热流耦合仿真的沟内密集堆积配电电缆群载流能力预测及新增负荷优化配置

配电电缆在电缆沟内堆积现象普遍存在,会加剧各回路间的热影响,降低电缆群的载流能力。针对某站出线电缆沟的实际情况,建立沟内密集堆积电缆群的热流耦合仿真模型,并实验验证了模型计算的准确性;加载负荷电流曲线开展沟内电缆群的暂态热流耦合仿真计算,研究了电缆群的当前运行状态;采用COSMOLwith MATLAB联合仿真及差分进化算法,对空载、重载和断面电缆群的载流能力进行预测,并对给定新增负荷在轻载线路和全电缆进行优化配置。结果表明,在其他条件不变的情况下,电缆位置及其周围电缆负荷情况影响其散热进而影响其载流量,预测的4条空载线路的最大和最小载流量相差约8.8%;电缆的初始负荷越重、温度越高,预测载流量的负荷增加系数越小;利用暂态热流耦合仿真结合差分进化算法可最大化电缆群的载流能力,可使新增负荷分布更为合理并降低电缆群温度。

基于FDS的火源位置对高压电缆沟道火灾的影响研究

研究通过FDS数值模拟,设计一段两端非封闭的电缆沟道模型,模拟研究了火源位置因素对电缆火灾的火势、烟气蔓延情况和温度变化等的影响规律,并研究了自动喷水灭火系统对火灾的抑制作用。结果表明,电缆沟道火灾发生5.4 s后,烟气上升至沟道顶部形成顶棚射流。火灾过程中沟道内最高温度达1000℃左右,1.5 m高处的温度可达70℃。火源位置在高处时火焰蔓延速度更快,火源在底层时烟气流动的雷诺数更大,火源在沟道中间时燃烧更快。研究成果可为高压电缆沟道内的消防安全设计提供合理的技术支撑。

电力电缆运行温度场变化及在线监测技术研究

电力电缆在高压和大电流状态下长期运行,由于各种故障引起的温度升高会导致电缆过热或绝缘性能下降。文中在分析电缆结构和温度场的基础上,建立了电缆温度场有限元模型,完成了电缆沟敷设和电缆中间接头的热分析,通过热分析确定其过热位置,为温度传感器的布置提供理论支持。完成了电缆沟温度在线监测系统设计方案,能够实时采集电缆沟温度数据。该研究为电力电缆智能化监测的发展提供了参考和借鉴。