中高压半导电屏蔽电缆料的性能研究

采用热重分析仪、差示扫描量热仪、核磁共振波谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、电线电缆半导电橡塑电阻测试仪和熔体流动速率仪等对中高压半导电屏蔽电缆料的基础树脂组成、聚合物分子链结构和电性能等进行剖析。结果表明:进口料和国产料虽然含有大量的炭黑填料,仍具有良好的加工流动性,且在23,90℃下的体积电阻率均较低。

屏蔽电缆单端接地与双端接地电容效应仿真研究

屏蔽电缆的屏蔽层主要是作为电磁辐射、电磁干扰和接地保护的作用。屏蔽层悬浮电位的接地主要有单点接地、多点接地、交叉互联和连续交叉互联等方式。对于接地的屏蔽电缆是由电容效应和电感效应组成的。本文通过仿真模拟137/220 kV屏蔽电缆单端接地与双端接地的电容效应,研究不同高压输电线路下屏蔽电缆的电压电流分布特性,进而分析220、330、500 kV屏蔽电缆屏蔽层的电压电流特性和损耗特性。

屏蔽电缆对脉冲X射线响应的数值计算

结合蒙特卡洛方法和时域有限差分(FDTD)方法,计算了电缆受脉冲X射线辐照时介质层内的运流电流密度,并以此为麦克斯韦方程的源,计算得到了电缆两端接匹配负载时的芯线响应电流。该方法综合考虑了电缆芯线、介质层和屏蔽层的沉积电荷对芯线响应电流的影响。计算结果表明:芯线响应电流大小与电缆受辐照长度成正比,电流由辐照中心向两边流走;源区越靠近中心位置,电流幅度越小,源的中心位置处,电流为零,源区存在静电场;源区外,电流大小相等,方向相反。最后,利用有限差分法计算得到的电场强度反推出了芯线电荷数,与蒙特卡洛方法计算的结果相比,FDTD方法计算的要低20%,该误差可能由将3维问题近似为1维问题所引起。

电磁脉冲作用下地面铺设屏蔽电缆蒙皮电流分布的时域计算方法研究

为克服传输线理论方法求解电磁脉冲电缆耦合问题存在的不足,对电磁脉冲电缆耦合问题进行了时域求解方法的研究。引入了适用于电磁脉冲电缆耦合问题数值求解的基于细线散射的时域有限差分(FDTD)法,将Gedney's PML进行了扩展,使其可以用于各向同性有耗计算域截断问题的处理。利用建立的数值方法,模拟了电磁脉冲作用下地面铺设屏蔽电缆引起的蒙皮感应电流分布规律及波形特征,并利用辐射波电磁脉冲模拟器对该问题进行了实验研究。计算与实验结果在误差范围内的一致性证明了数值结果的可靠性,以及该时域计算方法在处理电磁脉冲电缆耦合问题的可靠性。

瞬态电磁场对屏蔽电缆的耦合机理

为了研究瞬态电磁场对屏蔽电缆的耦合机理,提出了区域分解时域有限差分法。基于法拉第定律的积分形式推导出了圆柱坐标系下三角形网格内磁场分量的FDTD差分方程,获得了屏蔽电缆不同截面上电磁场分布和屏蔽层上电流密度分布的规律。初步研究表明快速瞬态电磁场难以透过电缆屏蔽层耦合电缆芯线,缝隙耦合可能是瞬态电磁场耦合电缆的主要途径。

屏蔽电缆转移阻抗的测量

介绍了一种快速有效地测量电缆转移阻抗的方法 ,给出了 SYVZ- 9综合电缆转移阻抗的测试结果。从测试结果可以看出 ,在低频下 ,转移阻抗为电缆屏蔽层的直流电阻 ,随着频率的增加 。

一种求解屏蔽电缆场线耦合问题的混合方法

为了克服求解屏蔽电缆电磁耦合问题传统方法的缺点,研究了一种将电磁场时域有限差分方法(FDTD)和传输线理论相结合的混合求解方法。将屏蔽电缆的场线耦合模型分解为内系统和外系统,分别应用场的方法和等效路的方法进行求解。在外系统的求解中,考虑了有耗土壤和屏蔽层接地方式对屏蔽层响应的影响。内系统求解中对传输线方程应用FDTD方法得到了芯线响应的时域解。利用该混合方法研究了外部电磁脉冲干扰对近地铺设屏蔽同轴电缆芯线的影响,并与相关实测结果进行了对比分析,验证了计算结果的正确性。

外场激励下腔内屏蔽电缆响应的方法研究

将时域有限差分(FDTD)法和外场激励下屏蔽电缆的传输线模型相结合,研究计算了外场激励下带缝金属腔内屏蔽电缆的终端负载响应。首先利用FDTD计算了腔内屏蔽电缆处的激励场,然后由得到的激励场和外场激励下屏蔽电缆的传输线模型计算得到屏蔽电缆的终端响应。研究表明,屏蔽电缆对外场干扰具有良好的屏蔽性能。该方法需要的内存和计算量较小,并且使用简单方便。

屏蔽电缆的分布参数测量及瞬态分析

通过实验方法测量了终端短路和开路两种情况下屏蔽电缆各导体之间的输入阻抗,进而可以得到屏蔽电缆的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵。为了便于瞬态分析,在复频域采用矢量匹配法,得到了单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵的时域形式,并在此基础上基于递归卷积推导了求解电缆上各点电压和电流瞬态响应的时域有限差分法迭代公式。最后,通过两个算例验证了该文测量方法和计算方法的有效性。

多芯屏蔽电缆电容的多极理论分析

介绍用多极理论计算多芯屏蔽电缆电容的基本原理和求解过程,给出多芯屏蔽电缆电容与多极理论级数项系数之间的关系。3个工程实例的计算结果表明:用多极理论计算多芯屏蔽电缆电容,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于各类复杂截面多芯屏蔽电缆的工程设计与计算,多极理论是分析多芯屏蔽电缆电容的一种有效方法。

变电站开关操作对屏蔽电缆电磁干扰的预测

研究变电站瞬态电磁场对屏蔽电缆的电磁耦合问题,对于提高变电站内二次设备的抗电磁干扰能力具有极为重要的意义。文中将矩量法与传输线理论相结合,应用场线耦合理论计算变电站开关操作产生的空间电磁场对站内屏蔽电缆的电磁干扰。通过与国际上通用的电磁暂态计算程序EMTP的计算结果进行比较,验证了计算方法的正确性,同时克服了EMTP只能处理屏蔽电缆与母线平行放置的不足。最后,将该计算方法应用于500kV变电站开关操作时,在屏蔽层不同接地方式的屏蔽电缆上产生的电磁干扰的数值预测,获得了一些有益的结论,可为工程应用提供一定的理论依据。

冲击试验对屏蔽电缆电磁骚扰的计算分析

户外冲击放电试验导致附近建筑内通话中断、网络重启等问题时有发生,近年来带有智能组件的变压器进行冲击耐压试验时智能组件故障率高达50%,迫切需要开展冲击试验过程的电磁骚扰研究。为此进行了冲击试验的骚扰源特性分析,分析结果表明冲击电流幅值可超过10 k A,频率主要在10 MHz以下。基于骚扰耦合路径分析,提出了将电缆屏蔽层与接地网导体联合建模的直接耦合法,该方法可以同时考虑电缆屏蔽层的散射效应和电缆内部瞬态的波动效应,误差分析表明该方法比国际大电网会议(CIGRE)推荐的解耦法计算结果更加精确。在武汉特高压交流试验基地开展的典型冲击放电试验表明:直接耦合法计算结果与测量结果基本一致,验证了直接耦合法的准确性;冲击试验情况下电缆屏蔽层双端接地比单端接地降低骚扰电压水平效果更好。

屏蔽电缆参数计算及屏蔽层与芯线间的串扰

为分析线缆间的串扰问题,基于有限元软件ANSYS分析了屏蔽电缆周围的电磁场分布,通过计算导体所带电荷量以及磁链,求得了多导体传输线系统的电感电容矩阵。针对位于地面上方的屏蔽电缆系统提出了一种新的表示其传输线参数的模型,即以大地为参考导体,建立包括芯线、屏蔽层、大地的统一模型,计算其相应的传输线参数;运用所得屏蔽电缆的传输线参数,结合传输线时域有限差分(FDTD)法,仿真分析了屏蔽电缆屏蔽层中的电压、电流在电缆芯线中的耦合响应问题;基于实验室研究设备,对同轴电缆屏蔽层与芯线之间的耦合问题进行了实验测量,验证了理论研究的正确性。

多导体屏蔽电缆EMP耦合效应研究

介绍了应用有耗传输线方程求解多导体屏蔽电缆EMP耦合效应的数值方法,计算了长度为40m的SYV-50-7同轴电缆和SYVZ-9多导体屏蔽电缆在铺于地面且屏蔽层两端接地时,电缆终端电阻上的感应电压,所得到的理论计算波形与实测波形相吻合。

时域电场积分方程在求解架空屏蔽电缆蒙皮电流中的应用

时域电场积分方程是研究电磁辐射及散射等问题的重要方程。在数值计算中,该方程方法只需将散射体进行剖分,而不必将剖分推至整个计算域内进行,计算效率较高。将时域电场积分方程方法引入到电磁脉冲作用下架高屏蔽电缆蒙皮电流的计算中,研究了电缆的蒙皮感应电流分布及波形特征。通过与辐射波电磁脉冲模拟器的实验结果的比对,证明了数值结果的可靠性。

屏蔽电缆转移阻抗和转移导纳的宽频测量

转移阻抗和转移导纳是表征外界电磁场对屏蔽电缆耦合机理的两个重要参量。基于传输线理论,提出了一种新的测量屏蔽电缆转移阻抗和转移导纳的简便方法。该方法既可以得到转移阻抗和转移导纳的幅频特性,又可以得到其相频特性,且测试系统比较简单。测试频率范围满足电力系统电磁兼容所关心的频段(0.1MHz～10MHz),对于更高频率屏蔽电缆转移阻抗和转移导纳的测量,可以通过选择更短的电缆样品来实现。为了验证测量方法的正确性,与现有方法的测量结果进行了对比。该测量方法可推广用于多芯屏蔽电缆的转移阻抗和转移导纳测量。

屏蔽电缆转移阻抗的5平行线测试方法

摘要：为了研究屏蔽电缆的电磁脉冲耦合效应，提出了屏蔽电缆转移阻抗时域测试的一种新方法。建立了时域测量系统，该系统由高压脉冲源、5平行线测试装置、数字存储示波器以及同轴衰减器组成，通过时域测量获得了电缆的表面转移阻抗，并由测试结果直接获得SYV-50—5型同轴电缆的双指数波脉冲峰值屏蔽效能为74．8641dB。与3同轴法频域测试比较，2种测试方法在频率1～100MHz获得SYV-50—5型同轴电缆的转移阻抗曲线一致，验证了所提出方法准确性，且研制的可调间隙的5平行线测试装置不需要重复考虑外电路的匹配问题，简化了实验程序。最后通过参数化建模确定了测试系统的转移阻抗传递函数，便于该系统在时域分析计算中的应用。

屏蔽电缆X射线辐照非线性效应模拟

本文分析了X射线辐照电缆的物理过程,建立了电缆介质层辐射感应电导率(RIC)和间隙效应计算模型,采用有限元方法模拟了电缆X射线辐照非线性效应,给出了诺顿等效电流源(NCD)的非线性响应规律。模拟结果表明,仅考虑RIC效应时,随着X射线注量的增加,NCD幅度存在明显的饱和现象,波形宽度逐渐变窄;仅考虑间隙效应时,NCD幅度近似正比于间隙宽度;当同时考虑两种效应时,间隙效应将会大幅抵消RIC对NCD的影响。因此,在预估核爆环境下屏蔽电缆的X射线辐照响应时,需综合考虑RIC和间隙非线性效应的影响。

矿用橡套屏蔽电缆绝缘不平衡对杂散电流分布的影响

在分析煤矿交流杂散电流产生机理的基础上,以矿用橡套屏蔽电缆为研究对象,建立了交流杂散电流分布参数模型,并通过理论计算与Matlab仿真分析以及RTDS实时仿真验证,研究了交流杂散电流沿着电缆长度方向的分布规律,总结了屏蔽电缆相间绝缘参数不平衡对交流杂散电流的影响。结果表明:沿着屏蔽电缆长度方向,流经屏蔽层、金属网的交流杂散电流有效值都先减小再增大,且在线路中点处均达到最小值;当电缆的相间绝缘电阻或分布电容不平衡度增大时,流经屏蔽层与金属网的交流杂散电流有效值均整体增大,不平衡系数K从1.25变为3,其增幅达到了10倍左右。

屏蔽电缆的抽头效应分析

抽头是屏蔽电缆泄漏最严重的部分.利用传输线理论和广义二端口网络法提出了求解包含抽头线的多导体传输线串扰的分析方法,计算出不同抽头长度和屏蔽层的不同接地方式下耦合到屏蔽芯线上的电压和电流,最后从理论上分析了产生这种结果的原因,并提出减小这种耦合的方法.