面向通感一体系统的耐弯三芯光纤

为了同时兼顾狭小空间下的光纤数据通信与环境感知,设计并制备了一种面向通感一体系统的耐弯三芯光纤。该光纤采用三角形纤芯排布和深掺氟折射率沟道结构,标准外径为125μm,优化了O波段(1260~1360 nm)的传输特性,具有与G.657.A1光纤相似的布里渊增益谱(BGS)分布。测试结果表明:在1310 nm波长处,芯层的平均损耗为0.58 dB/km,平均芯间串扰低于-50 dB/km;当最小弯曲半径R=10 mm且缠绕50圈时,光纤的弯曲损耗低于0.1 dB。

三芯矿用电缆线芯温度预测及故障预警方法

矿用电缆受潮湿环境影响,易发生绝缘劣化;堆积在护套上的煤粉会影响电缆的散热,而线芯导体温度的异常升高最终可能会导致电缆放炮,甚至形成电气火灾,酿成严重的煤矿安全事故。针对电缆带电运行过程中无法直接测量其线芯导体温度,无法利用电缆线芯异常温升这一极早期特征来实现电缆故障预警的技术难题,采用理论分析与模拟实验相结合的方法,从电缆径向截面上的热传导规律入手,建立了基于等效三等分暂态热路模型的三芯矿用电力电缆线芯温度计算方法,可由电缆外护套表面温度实时计算出电缆线芯温度。针对电缆绝缘层、内护套以及外护套的热扩散率低导致材料内部温度梯度大,会严重影响算法模型计算精度的问题,通过分析电缆材料内部温度梯度的分布特征,使用对电缆绝缘层、内护套以及外护套进行等热容分层计算的优化方法,提出了三等分等热容分层暂态热路模型算法。以型号为MYJV22-6/6kV-3×50的矿用交联聚乙烯电力电缆为实验对象,通过电缆温度电流实验,测得该被试电缆在不同载流量下外护套表面和线芯导体的温度数据。经实验数据分析,证明三等分等热容分层暂态热路模型的计算误差随分层数增加而减小,并确定了电缆绝缘层、内护套以及外护套的最佳分层数均为50。结果表明,采用等热容分层的方法优化后的三等分暂态热路模型具有较高的计算精度,当电缆绝缘层、内护套以及外护套的分层数均为50时,其最大相对误差小于1%,平均相对误差为0.73%,可为矿用电力电缆线芯温度预测和故障预警提供一定的理论依据。

一种三芯电缆状态在线监测与短路故障定位方法的研究

针对10 kV中压配电网故障定位不够精确问题,提出一种三芯电缆状态在线监测与短路故障定位方法。首先,研究三芯电缆周围泄漏磁场的分布规律,得出三芯电缆运行状态与泄漏磁场的关联关系;其次,分析三芯电缆故障判断与电流监测原理,提出一套三芯电缆状态在线监测系统的结构设计;再次,通过仿真分析与实验,得到三芯电缆故障运行参数;最后,给出三芯电缆状态在线监测与短路故障定位方法,并以10 kV中压电缆为例进行实验,验证了此方法的有效性。

基于多物理场的防爆盒对10kV三芯电缆中间接头温升影响研究

中间接头是电缆温升严重的环节之一。为了研究防爆盒的使用是否会进一步加剧中间接头的温升,针对城市供配电系统中广泛应用的10 kV三芯电缆中间接头,采用有限元方法建立了三维多物理场仿真模型。分析了防爆盒对接头温升的影响过程、不同防爆盒体积下接头的温升规律、填充石英砂颗粒对接头的降温效果。研究表明:防爆盒内空气受热上浮造成电缆接头局部集中加热,会进一步加剧接头温升;防爆盒体积足够大时,内部形成空气流动通道有利于降低接头温度;防爆盒内填充石英砂颗粒时接头最高温度仅为55℃,比无防爆盒时下降9.5℃。将仿真结果和试验结果进行对比,相对误差在±10%以内,满足工程误差要求。研究结果可为防爆盒在10 kV三芯电缆中间接头的应用和选型提供参考。

基于两端宽频零序电压幅值比的三芯电缆绝缘老化评估方法

工频条件下三芯电缆绝缘监测信号微弱,难以判断电缆绝缘老化水平,为实现三芯电缆的绝缘在线监测,提出基于首末端宽频零序电压幅值比的三芯电缆绝缘评估方法。该方法通过首末端零序电压幅值比计算电缆绝缘层的相对介电常数,以规避各相线芯、金属屏蔽层和护套之间的耦合影响。首先建立三芯电缆零序网络的分布式频变参数模型,推导首末端零序电压幅值比与相对介电常数的数学联系,并根据宽频量测数据,利用最小二乘法求解相对介电常数。PSCAD仿真结果表明所推导的表达式能正确反映电缆首末端零序电压幅值比随频率的变化关系,相对介电常数求解结果验证了所述方法的正确性和有效性。

考虑轴向散热的10 kV三芯电缆中间接头稳态热路模型分析

电缆接头线芯温度计算是实现电缆载流量预测重要环节。该文通过三芯电缆接头结构分析其散热路径,进一步考虑了电缆接头的轴向散热,提出了改进的热路模型。以10 kV三芯电缆中间接头为例开展有限元温度场计算,并根据温度-热源的响应实现稳态热路模型的参数辨识。同时,分析了不同电缆电流以及环境散热条件下稳态热路模型的等效性,与有限元仿真结果吻合良好。该模型可以有效提高电缆接头热点计算的效率。

论35kV集电线路中单芯电缆与三芯电缆的使用

目前我国光伏电站以大型地面电站为主,大型地面电站由光伏发电区、升压站和连接两者的集电线路组成。近年来,随着光伏项目的不断开发,可用于光伏建设的整块土地已经很少见,大多是距离较长的分散地块。通过35kV集电线路将各分散地块所发电能汇流后并入升压站。集电线路长度的增长,加大了其在整个光伏项目的造价比重。可通过优化集电线路设计达到节能增效的目的。以下论述了35kV单芯电缆和三芯电缆在敷设方式、防雷接地、工程造价、施工可行性几方面的优劣势,得出光伏工程35kV集电线路的电缆横截面小于300mm2时宜采用三芯电缆,大于等于300mm2时宜采用单芯电缆的结论。

影响三芯弹力纱牛仔织物风格的因素分析

为了提高三芯弹力纱牛仔布面质量,详述传统三芯弹力纱装置存在的问题,探讨装置改造方法、改造后设备存在的问题及解决措施;通过不同张力作用进行包覆试验,根据包覆效果分析三芯纱长丝外漏原因并提出整改方法,并以3个不同包芯纱品种布幅不匀为例,通过数据分析、显微镜观察、拆纱分析方法判断氨纶丝断丝、氨纶丝劈丝和丝牵伸倍数不正常的原因并阐述解决措施。指出:控制三芯纱布面漏丝要保证长丝退绕张力平稳均匀、无阻力,可采用上下张力装置改善漏丝问题;要加强巡回检查和把关力度,避免因无丝、断丝、劈丝等问题导致布面起皱或失弹;巡回检查中应及时发现影响氨纶丝牵伸倍数的相关因素,避免罗拉缠绕,提高三芯纱的生产效率,提高纱线及布面质量。

温度初值问题对配网三芯电缆热评估精度影响分析

生活用电负荷日益增长,城市配网电缆的动态增容势在必行。准确获取实时导体温度是实现电缆动态增容的前提,现有的研究多集中于对热路模型建立和关键参数计算方法的优化,缺乏对电缆温度初值选取对热评估精度影响方面的关注。为了研究导体温度初值选取对导体温度计算结果收敛性的影响,基于传热学理论建立了配网三芯电缆的暂态热路模型,通过调和平均法对电缆多层介质进行简化,将电缆等效为只有导体和外护层的两层结构。等效后对电缆热路模型进行求解分析,得出电缆导体温度在取任意初值情况下均能收敛于一个定值的推论,并对计算导体温度收敛于真实导体温度的时间进行了近似估算。

10kV三芯交联电缆载流量的试验研究

三芯电缆广泛应用于城市配电电网,其可靠运行与绝缘温度密切相关,因而电缆载流量的精确计算是电缆安全、可靠运行的保证。由于配电电缆的线路多、结构复杂、敷设方式多样,使得配电电缆线路的管理和载流量计算不像高压电缆那么规范。近几年一些非常规的敷设方式大量使用,使得配电电缆载流量的计算更加困难。为规范配电电缆载流量的计算,模拟了广州地区10kV三芯交联电缆典型敷设条件,在试验现场进行了单根空气、直埋、穿管敷设及2×3多回路密集敷设下的电缆载流量试验;编制了计算三芯电缆载流量的计算软件,将电缆本体各层温度降的试验值与软件计算值进行了对比,试验研究结果验证了理论计算的正确性。三芯电缆载流量的准确计算可为运行中负荷的控制提供参考,保证电缆的可靠性,并最大限度发挥电缆的输送能力。

三芯海底电缆中复合光纤与导体温度关系建模

三芯光纤复合海底电缆中光纤以内填充层热阻的准确计算是建立光纤与导体温度关系的关键和难点。本文在建立三芯海缆热路模型的基础上,根据虚拟热源和镜像法,利用光纤温度计算出填充层外径处温度,进而计算出铠装层外径处温度;根据傅氏传热学原理计算出光纤处等温面至铠装层外径处等温面的热阻;利用形状因子法计算出填充层内径至铠装层外径的总热阻,再减去光纤处等温面至铠装层外径处等温面的热阻,得到光纤以内填充层的热阻;根据热路模型建立了光纤与导体的温度关系方程,并用有限元求解结果验证了方程的正确性。结果表明,三芯海缆的光纤与导体温度呈线性关系,导体温度每上升1.15℃,光纤温度上升1℃;相同导体温度下,环境温度每上升7.7℃,光纤温度上升1℃。根据光纤温度和环境温度可计算出导体温度,作为三芯海缆导体温度监测和载流量计算的理论依据。

三芯光纤复合海缆拉伸的有限元建模与仿真

三芯光纤复合海底电缆(简称为"海缆")在运输、敷设和运行的过程中经常会产生拉伸的机械行为,对其进行拉伸建模仿真,可获得实体试验难以得到的应力、应变等数据。文章通过建立海缆拉伸有限元模型,模拟了海缆的拉伸过程。首先根据海缆拉伸的力学特点对结构进行简化,得到三芯海缆的几何模型;然后对其施加约束及速度载荷,控制沙漏能,仿真轴向拉伸过程;最后对数据进行有效提取和处理,获得海缆的应力与应变,为研究海缆的力学性能、判断海缆工作状态提供了参考。

以单相电流测试三芯钢带铠装电缆载流量的可行性分析

配电电缆一般为三芯钢带铠装结构,加载于三相导体的交流电流在磁性材料的钢带铠装层将产生工频磁场,由此产生铠装损耗;若三相导体加载三相对称电流,铠装层的合成磁场较小(甚至为零),其铠装损耗较小;若三相导体加载单相电流,铠装层磁场较大,其损耗较大。在开展三芯电缆载流量试验时,由于电源容量限制,拟加载单相电流,可能会对载流量的试验结果产生影响。为研究三芯钢带铠装电缆通以三相和单相电流的铠装损耗,及其对载流量试验结果的影响,本文研究了三芯电缆钢带铠装损耗的计算方法;在试验场开展了加载单相电流的直埋单根三芯电缆载流量试验,定量计算了加载单相电流时的三芯电缆的铠装损耗;分析了加载单相电流时铠装损耗对载流量试验影响的程度。研究表明,三芯铠装电缆加载单相电流时的铠装损耗不可忽略,但对载流量的影响不大,且偏保守。

三芯海底电缆中光纤与缆体应变关系的有限元分析方法

为了利用分布式光纤应变传感技术测量的光纤应变反映三芯光纤复合海底电缆的缆体应变,通过有限元方法进行了建模、求解和分析。通过合并导体屏蔽、绝缘屏蔽、半导体阻水层、填充层,忽略黄铜带、铠装垫层、外被层,对模型进行了简化;选用SOLID164单元对模型进行了动力学分析;施加匀速载荷对海缆进行了拉伸仿真试验。利用最小二乘法对铜导体、XLPE、铅护套、钢丝铠装与光单元的应变进行了拟合,获得了它们的函数关系式。模型求解结果满足弹塑性材料特性,可为研究海底电缆的力学性能、判断海底电缆工作状态提供参考。

一种扇形芯线截面三芯电力电缆表面磁场的等效计算方法

为解决扇形芯线截面三芯电力电缆表面磁场难以计算的问题,文中提出了一种扇形芯线截面三芯电力电缆表面磁场的等效计算方法。依据等效原理,采用两个对称线电流,模拟单相电流在扇形截面芯线中的分布;根据安培环路定理,确定单相电流对扇形芯线截面三芯电力电缆表面磁场的贡献;利用局部坐标和向量合成法,确定了扇形芯线截面三芯电力电缆表面的磁感应强度,建立了扇形芯线截面三芯电力电缆表面磁场与三相电流之间的物理数学模型,给出了用于计算扇形芯线截面三芯电力电缆表面磁场的解析表达式。电磁场有限元仿真试验和等效模型计算的结果表明,所建立的等效模型具有满足需求的准确性,对扇形芯线截面三芯电力电缆表面磁场的计算具有指导价值。

具有公共屏蔽层的三芯中压电缆通信信道分析

线路的信道模型是决定中压载波通信性能的关键因素,具有公共屏蔽的三芯中压电缆形成的信道复杂,互相耦合,传统解析计算困难且不易测量,文章首先利用模态分解方法简化三芯电缆通信信道,简化后的信道之间的信号完全解耦,有利于测量及分析;其次,通过有限元分析方法对三芯电缆的分布参数进行计算,基于文中提出的模态分解方法对计算结果进行变换,得到简化后的三芯电缆信道传输线参数。将得到的结果与实测结果对比,验证了模态分解方法以及分布参数有限元计算的正确性。

计算三芯绝缘电缆内电场的叠加算法

本文针对三芯电力电缆内三导体布置上的对称性,提出了一种采用模拟电荷法计算其电场的新算法。该算法基于叠加原理将电缆三导体带任意电压时场的计算归结为一种简单电压条件下场的计算,从而简化了计算过程、节省了计算时间。算例表明本方法还具有使用模拟电荷元较少、计算精度较高的优点。

零模间色散三芯光子晶体光纤

为了研究纤芯掺杂低折射率材料后三芯光子晶体光纤中任意两超模之间的模间色散特性,采用全矢量有限元法进行了仿真,取得了模间色散系数、零模间色散波长随纤芯折射率和结构参量变化的数据。结果表明,通过调节纤芯折射率、纤芯直径、空气孔直径以及孔间距这4个结构参量,可以使任意两超模间的模间色散在两个常用波段1.31μm和1.55μm处为0。该结果对于消除基于模分复用的光纤不同模式间因为模间色散导致的脉冲失真和实现零模间色散的模分复用技术是有帮助的。

10kV三芯电缆应急时间计算模型与验证

以单根直埋敷设的10 k V三芯电缆为研究对象,建立了电缆暂态热路模型,并将其简化等效为一阶RC热路,根据所建立模型推导了应急时间与线芯温度的关系式。同时,设计了直埋敷设电缆加载不同应急负荷时的温升实验,实测了各组实验的应急时间。通过与应急时间计算值的对比,分析实验结果与误差,验证了理论计算的正确性,并得到不同应急负荷下的电缆应急时间变化规律,为电力部门指导电力电缆的运行提供理论支持.

全固三芯光子晶体光纤偏振分束器

设计分析了一种基于碲酸盐玻璃的全固态三芯光子晶体光纤偏振分束器.利用三芯光纤中存在的谐振耦合现象,调整光纤结构参量,使某一偏振光无限接近谐振耦合条件产生强耦合,而另一偏振光因远离谐振耦合而耦合程度较弱,实现不同偏振光的分离.该偏振分束器长度短、超宽带、消光比高.在波长1 550nm处,偏振分束器长度仅为1.14mm,消光比高达-101.27dB;消光比小于-20dB的带宽达到100nm;消光比小于-10dB的带宽覆盖了E+S+C+L+U波段,高达350nm.此全固光子晶体光纤偏振分束器不仅性能优越,结构简单,且全固态的设计结构可有效避免光纤拉制过程中的空气孔坍塌,为设计更优性能的偏振分束器提供了思路.