电缆终端应力锥错位缺陷对界面温度及应力分布的影响

电缆终端内部缺陷会造成终端内部电场分布不均、局部温度升高与应力分布变化,可能引发局部放电造成绝缘击穿。为研究终端应力锥错位缺陷对电缆界面温度及应力分布的影响,分别建立了电缆终端安装不足与安装过盈情况下的电缆终端错位缺陷模型,并进行电-热-力多物理场耦合仿真分析。结果表明:电缆终端绝缘屏蔽层截断处是电缆终端的薄弱部位,终端界面温度和界面压力都会在绝缘屏蔽层截断处发生突变。当电缆终端存在安装不足缺陷时,终端屏蔽层截断处与应力锥根部之间会出现电场升高区域,在安装位置为-7.5 mm时界面温度最高,绝缘界面压力值升高,且安装位置为-2.5mm时绝缘承受的压力值最大;当电缆终端存在安装过盈缺陷时,绝缘屏蔽层截断处会发生电场畸变,电场突变量随着偏移量的增加而增大,在安装位置为+5.0mm时绝缘界面压力值最大,且界面压力突变量增加发生畸变。因此,在电缆终端实际设计安装与运行维护中,额外注意应力锥错位缺陷对终端内部应力分布的影响十分必要。

高压电缆附件铅封缺陷超声检测定量方法

采用相控阵超声技术可以检测高压电缆终端铅封缺陷,为了解决常规的超声定量方法无法有效的检测和定量铅封缺陷的问题,提出了基于超声扇扫图像的高压电缆铅封缺陷定量检测方法,该方法以铅封缺陷纵波扇扫图像为对象并结合了阈值分割和腐蚀算法,能够实时的获取缺陷横截面积、缺陷高度等其他相关信息。首先,搭建了高压电缆终端铅封缺陷超声检测试验平台,对以孔洞、夹渣为代表的不同直径的铅封缺陷进行检测,其次,对采集的铅封超声扇扫图像进行阈值分割和腐蚀算法处理,进行缺陷定量分析,并与传统的-6 dB定量结果进行对比,最后讨论了不同直径缺陷对超声定量结果的影响。研究结果表明,相较于传统的-6 dB法,此方法测量的距离误差缩小了5%,缺陷尺寸精度提高了10%,正确率达到了85%以上,但当铅封缺陷直径增大时,缺陷测量误差也随之升高。该方法验证了采用相控阵超声技术可以高效、直观的检测和定量高压电缆铅封缺陷,为高压电缆铅封缺陷的工程应用提供了重要参考价值,有助于提高高压电缆终端铅封工艺质量,确保电网的运行安全。

热老化下涂覆硅脂对110 kV电缆终端接头界面电-热-力场的影响

为了研究热老化条件下高压电缆终端接头内涂覆硅脂对交联聚乙烯绝缘/硅橡胶绝缘复合界面多物理场分布的影响,采用COMSOL Multiphysics软件建立了110 kV电缆终端接头电-热-力多物理场模型,仿真分析了热老化下涂覆硅脂前后复合界面电场、温度场以及应力场的分布。结果表明:界面涂覆硅脂后,增加了界面的密封性,使界面电场畸变程度减小,界面温升略微下降,但界面应力呈现不均匀分布。老化后,硅脂对硅橡胶的溶胀造成硅橡胶相对介电常数升高,界面电荷密度增大,电场强度进一步增大。温度升高加剧了硅脂对硅橡胶的渗透,使硅橡胶材料热导率降低,界面温度较老化前升高。老化后,涂覆硅脂的硅橡胶弹性模量大幅降低,界面应力进一步减小。

充油电缆终端用PIB与SR/EP的相容性研究

高压充油电缆终端中既有硅橡胶(SR)、三元乙丙橡胶(EP)和绝缘自粘带等固体介质,也有二甲基硅油或聚异丁烯(PIB)等液体介质,液固介质的相容性直接关系到高压充油电缆终端的绝缘性能的稳定性以及工作的可靠性。文中首先在120℃下开展了168 h的PIB与SR和EP的相容性试验,接着测量了液固介质的理化性能与电气性能指标,根据不同老化时间下液固介质,以及相同老化时间下不同液固介质组合之间理化和电气性能的变化特征,并结合电介质性能指标的物理含义,综合比较后得到PIB和SR的相容性优于PIB与EP的相容性。为明确PIB与SR和EP的相容性机理,文中进一步采用Materials Studio软件,构建了液固介质的分子模型及界面结构,利用分子动力学获得了不同温度下PIB-SR界面和PIB-EP界面的焓值;计算表明,在温度由363 K升高到393 K时,PIB-EP界面的焓变小于0,有溶解趋势,而PIB-SR界面的焓变值大于0,因此,PIB-SR界面较PIB-EP界面更具稳定性。文中结论可为高压充油电缆中液固介质的选择提供理论依据。

基于模糊C均值聚类的高铁动车组电缆终端局部放电识别

局部放电检测作为一种诊断车载电缆终端绝缘状态的有效手段,在列车实际运行环境中面临强干扰问题,为此文章提出了一种基于波形参数分析和模糊C均值聚类的车载电缆终端局放脉冲干扰分离策略。在实验室搭建了局部放电测试平台并采用高频电流法(HFCT)获取了电缆终端的局放信号和典型脉冲干扰信号,通过对脉冲单波进行包络处理,提取脉冲的3个参数作为特征向量,然后采用模糊C均值聚类方法对局放信号与脉冲干扰信号进行分离。试验结果表明,该方法能够有效地将局放信号与脉冲干扰信号分离,减小脉冲干扰信号对局部放电检测的影响,对提高局放手段评估车载电缆终端绝缘状态的准确性具有一定意义。

温度对电缆终端界面应力影响的仿真研究

电缆终端硅橡胶(SR)绝缘与电缆本体交联聚乙烯(XLPE)绝缘之间良好的界面压力,是保证电缆终端高效安全运行的关键。电缆终端内径处的径向应力为电缆终端与电力电缆间的界面压力,温度的变化导致界面机械应力、界面热应力以及SR绝缘应力松弛特性存在差异,进而影响电缆终端的界面压力。文中采用单变量法研究温度对于界面机械应力、界面热应力以及SR绝缘应力松弛特性的影响,通过实验测得SR以及XLPE试样的线膨胀系数随温度的变化规律,将其分配到三维模型中,利用SR绝缘的超弹性和粘弹性本构模型,仿真计算不同温度下的界面径向应力。结果表明:界面径向机械应力即初始面压随温度的升高而下降;不同温度下界面热应力大小存在差异,界面压力增幅随之变化,最大增幅约21.87%;SR绝缘的应力松弛速度随温度的升高而加快,电缆终端SR绝缘温度长期处于70℃运行50年后,界面压力下降5.63%左右。

温度对车载高压电缆终端局部放电特性的影响研究

电缆终端作为高速列车的一个重要设备,在接触网与列车之间的能量传递中起着重要作用。然而由电缆终端界面缺陷引起的局部放电,严重影响着电缆终端的绝缘性能与列车的行车安全。通过实验的方法,制作了含有不同长度气隙的电缆终端试验品,并在27.5 kV的电压条件下进行了实验,探究了不同缺陷长度的电缆终端在不同环境温度下的局部放电特性。结果表明,相同气隙长度的电缆终端在27.5 kV的电压条件下,其局部放电量随着环境温度呈现出先上升后下降的趋势。根据这一特性可以知道在一定的电压等级之下,电缆终端的放电量主要受温度影响,当超过某一温度后,由于温升导致的电缆终端内部压力变化成为影响局部放电量的主要因素,并且随着气隙长度的增加,同一温度下的局部放电起始电压呈现增加的趋势。

基于VMD和改进双端行波法的电缆故障测距研究

针对传统电缆故障行波测距方法受波速、噪声、端点效应等影响导致定位误差大的问题,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和改进双端行波法的故障测距方法。首先,提出改进的双端行波法消除波速对测距的影响;然后,在小波去噪基础上,利用VMD解决模态混叠和端点效应问题;最后,通过希尔伯特变换准确地标定故障波头。实例结果表明,基于VMD和改进双端行波法的电缆故障测距方法能有效降低波速、距离和过渡电阻对测距误差的影响,可准确地标定电缆故障位置。

基于ReaxFF的聚异丁烯高温裂解机理及影响因素研究

作为高压电缆终端中的常用填充剂,聚异丁烯(polyisobutylene,PIB)的高温裂解机理尚不明晰。文中利用ReaxFF反应分子动力学软件,获得了聚异丁烯在2400 K和3000 K下的裂解产物及其生成路径。研究结果表明,3000 K下PIB高温裂解产物体积分数均高于2400 K,表明老化温度升高会加速PIB的裂解及各特征气体的生成,且H_(2)及CH4可作为PIB高温裂解的主要特征产物,并在473 K下开展了PIB热老化验证了数值模拟结果的有效性。同时,为探究影响PIB产气特性的关键因素,文中进一步开展了PIB的热—电联合老化实验和受潮PIB的热老化和热—电老化实验,气相色谱分析结果表明,火花放电时PIB中各气体组分体积分数最高,局部放电时次之,热老化时最低,并可将C_(2)H_(2)体积分数的变化量作为PIB发生放电故障的评估依据。特别地,不同受潮程度的PIB加速老化实验结果表明,水分将促进PIB的裂解,促进各特征产物的生成。文中可为进一步研究PIB的故障判据提供理论指导作用。

10 kV电缆终端快速连接保护装置研究及应用

设计了一种10 kV电缆终端快速连接保护装置,为电缆终端通过螺栓方式连接提供绝缘保护。基于该装置提出一种10 kV电缆终端直连快速复电新方法,在供电系统出现某电源点失电时能解决电力电缆修复工作耗时过长的问题,将平均复电时间缩短85%以上。选取上海临港地区某10 kV开关站试点安装,验证了该装置的安全性和该操作方法的有效性。

基于水下机器人的电缆井声呐勘测技术

针对电缆井因有水导致直接勘测难的问题,提出了一种基于水下机器人平台的声呐成像对电缆井内部状态的直接勘测技术。利用终端滑模控制作为水下机器人的闭环控制,通过采用粒子群优化算法对参数进行优化和干扰观测器对不确定度影响的消除,实现了对水下机器人在电缆井行走位置的准确控制,利用声呐成像技术实现对电缆井内部电缆敷设状态的直接观测。试验结果表明:所提出的改进型滑模控制模型可实现对水下机器人行走位置的精确控制,控制精度达0.1 m,声呐成像传感器可实现对电缆井内部电缆分布状态及电缆尺寸的测量,测量精度优于5%。所提出的基于水下机器人的电缆井声呐勘测技术可实现对电缆井内部状态的直接勘测,大大减轻了作业人员的勘测工作,具有很高的生产实际应用价值。

一起110 kV变压器高压侧电缆终端绝缘击穿事故原因分析

对一起110 kV变压器高压侧电缆终端绝缘击穿事故进行深入分析。探讨电缆绝缘击穿原理,对故障电缆终端进行外观检查和解体检查,发现电缆终端绝缘存在局部击穿、施工工艺不达标等情况。从电缆终端受外力影响、电缆绝缘本体质量、安装工艺等方面,分析电缆终端绝缘击穿的可能原因,并提出相应的防范措施,以提高电缆终端的安装质量和运行可靠性。

DC75kV高压电缆头故障分析与对策

为确定电收尘75kV交联聚乙烯绝缘直流高压电缆终端头闪烙事故的原因,通过对事故电缆终端头检查、分析,认为电缆终端头安装不符合要求是电缆终端头被击穿的主要原因,重点阐述了DC75kV高压电缆头制作工艺,提出了预防同类事故发生的相关对策。

高压电缆户外终端绝缘老化特性观测及表征

为提升高压电缆户外终端应用的安全性,研究高压电缆户外终端全生命周期绝缘老化特性表征。选取使用年限有所差异的高压电缆户外终端样本,从外观特性、憎水特性、红外光谱特性、介电特性与表面电位衰减特性等方面表征样本全生命周期的绝缘老化特性。结果表明,随着高压电缆户外终端样本使用年限的提升,样本的外观裂纹明显加剧、憎水性逐渐下降、电子显微扫描中材料内部空洞量逐渐提升、介电常数逐渐提升、表面电位下降速度与幅度逐渐减缓,但介质损耗差异并不明显,随着运行年限的增加,高压电缆户外终端绝缘老化问题逐渐严重。

110 kV电力电缆干式柔性终端过温分析

对长沙供电公司两起110 kV电力电缆干式柔性终端过温案例进行分析,探讨终端过温形成原因。对两种不同电缆干式柔性终端型式进行建模,应用有限元电场仿真计算,讨论电场强度与过温之间的相关性,进一步梳理污秽放电发生表面过温的发展规律,得出两种不同电缆干式柔性终端表面场强均接近沿面放电起始场强。结合表面场强分布情况及沿面污秽形成机理,得出该过温缺陷为干式柔性终端污秽放电所导致。不同电缆干式柔性终端表面电场偏高区域均位于应力锥上端部位,极易形成污秽放电发热。采用污秽消缺方式处理,开展针对性运维工作,可有效降低发生类似问题的概率。

动车组高压半刚性电缆终端动态运行特性研究

随着动车组配属列数和运行时间的增加,近年来全路发生多起运营过程中的车顶高压半刚性电缆终端绝缘失效对地放电故障,造成一系列事故影响。文中分析了动车组车顶高压半刚性电缆终端的典型事故,进行了200~300 km/h速度级下的半刚性电缆终端运行振动试验,获得了该型动车组电缆终端的运行振动特性数据,从设计、制造、检测、试验研究等方面给出了对车顶高压半刚性电缆终端运用的优化建议。

配电电缆故障分析及防范措施研究

电力电缆在城市配电网中具有重要地位。介绍了10kV电缆故障分类,分析了某城市城区配电电缆故障类型,总结了配电电缆运维中遇到的典型问题,提出了配电电缆故障防范措施,有效提高了配电电缆的安全稳定运行能力,满足了社会对电力安全可靠供应的需求,降低了用户的停电损失。

热缩型高压电缆终端绝缘劣化分析及处理措施研究

电力电缆是城市配电网的重要组成部分,是保证电力可靠供应的重要桥梁。电缆终端是电力电缆体系中最薄弱的环节,一旦发生故障就将影响正常供电,并有进一步扩大事故的风险。介绍了热缩型高压电缆终端结构,分析电场分布及故障原因。结合热缩型高压电缆终端绝缘故障典型案例,探讨终端故障原因,提出检修与防范措施建议。

动车组车顶电缆终端弹性连接方案研究

目前主流的动车组车顶受电弓电缆终端均采用刚性连接方案,振动加速度大,易造成内部结构损伤。针对该问题,文章提出在动车组车顶电缆终端采用弹性连接的优化方案,并设计了3种不同结构方案的9种典型弹性减振结构。通过振动传递试验对比可知,弹性连接能明显改善电缆终端的振动特性,且刚度越小,电缆终端的振动特性越好。

用于电缆接头故障检测和预警的数据采集终端

电缆接头是煤矿供电系统电缆线路中最薄弱的环节,很容易出现故障。基于成熟的检测技术、先进的物联网通信技术,电缆接头故障检测和预警系统可以快速有效检测电缆接头的工作状态,并及时发现电缆绝缘的缺陷,电缆接头出现异常的短时间内实现快速定位。数据采集终端是电缆接头故障检测和预警系统的基础和核心,为保证煤矿供电系统的稳定性提供了可靠信息支撑。