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。

非线性电导材料应力锥改善电缆终端电场强度分布

在电力系统中,预制橡胶应力锥是高压电缆终端的关键组成部分,它的特性决定了高压电缆运行的安全性。为此,通过建立预制橡胶应力锥的有限元数值仿真模型,分析了110 kV电缆终端的电场强度分布情况,提出采用非线性电导复合材料来替换固定电导材料,实现材料性能参数与空间电场强度大小的自适应匹配,起到智能改善空间电场强度分布的作用。结合理论分析,进一步确定了非线性电导材料参数。不同材料应力锥终端电场强度分布的对比结果表明:若非线性区域出现时所需电场强度过大,则会造成应力锥锥面处的电场强度过大;若非线性区域出现时所需电场强度过小,则会造成三相交界点处电场强度过大。选取合适的非线性电导材料对于应力锥锥面和交界点处的电场强度具有均匀作用,对发展更高电压等级电缆具有促进作用。

有限元法应用于电缆终端应力锥缺陷分析

为了研究电缆终端应力锥出现缺陷时,高压静电场的分布和数值大小,采用有限元法,计算了加载110kV恒定电压于电力电缆上时,其终端的静电场分布与数值。当电缆附件预制式应力锥内侧出现凹陷时,凹陷处电缆表面与应力锥内侧不能完全密合,将形成由电介质填充的腔体。针对该现象,按照凹陷可能出现的位置和形状建立多个模型,然后计算110kV恒定电压下该模型电场强度的数值大小和电场分布,着重分析了凹陷周围的电场畸变。最后比较不同模型仿真结果表明小尺寸较大尺寸凹陷的场强大,畸变更严重,凹内介质为硅脂较空气时场强小。预制式应力锥内侧缺陷的存在,可能对电力设备安全运行造成危害。

应用有限元方法优化应力锥设计

采用有限元法设计全预制式高压电缆户外的终端电场,通过调整应力锥曲线优化了终端电场分布,即分别选取不同的应力锥长度和曲率来计算和筛选电场应力分布最优的设计尺寸。计算表明,应力锥长130 mm、端部曲率半径20 mm时各项性能指标完全满足要求。对比常规计算方法,该方法能准确计算出终端电场分布,优化应力锥设计。

高压电缆终端应力锥应力变化的现场测试分析

为了研究运行状态高压电缆终端界面压力的变化规律,笔者对预制橡胶应力锥应力变化进行研究。根据所研究高压电缆终端的结构特点,提出了现场橡胶应力锥应力变化电测的实验方案。利用静态应变测试仪测量了初装时的应变,通过计算得到初装时应力锥受到的压力。利用动态应变测试仪测量了运行中的应变变化情况,通过计算得到运行状态下橡胶应力锥应力的变化规律,从而反映出界面压力的变化规律。研究表明,该实验方案是可行的,数据采集是可靠的;在运行状态下,橡胶应力锥应力的变化和电压有关,电压越高应力锥应力变化越大。

电热联合老化对电缆附件应力锥处空间电荷积聚特性的影响

为研究电缆应力锥处电荷积聚效应,将10 kV交联聚乙烯电缆进行电热联合加速老化,采用电声脉冲法测试不同老化阶段的电缆应力锥处空间电荷在轴向和径向的分布规律。实验结果显示:空间电荷密度在距应力锥内侧边缘约2 cm位置最大,向轴向两侧逐渐减小;随着老化时间的增加,应力锥处的空间电荷密度逐渐增大,分布范围扩大。结合交流电压下电荷运输机制,分析得到电荷积聚的来源是空间电荷从外侧迁移至应力锥位置并发生积累。该研究可为电缆附件易发生故障原因分析提供理论参考,对于提升电缆绝缘性能具有重要现实意义和实用价值。

冲击电压作用下应力锥位置对高压电缆终端电场分布的影响

应力锥的位置对电缆终端电场分布的影响易被设计人员忽视,试验发现应力锥的位置对电缆终端的整体性能起着至关重要的作用,冲击电压作用时影响更甚。针对该现象,笔者采用有限元法,建立了相应的模型,计算了不同应力锥位置的110 kV的电缆终端电场分布情况,证明应力锥的位置对套管表面电场分布的影响,并通过试验对仿真结果进行验证。提醒设计人员应力锥在套管中的位置不可忽视。

预制式电缆终端应力锥安装错位的影响分析

运用有限元法,研究了电缆终端应力锥安装错位时的高压静电场的分布和数值大小,计算了加载110 kV恒定电压于电力电缆上时,其终端的静电场分布与数值。应力锥正确安装时,覆盖电缆半导电层为60 mm,分析了应力锥覆盖电缆半导电层50、46、73 mm的电场分布和半导电层末端周围的电场畸变。最后对不同模型的仿真结果进行了比较,得出,应力锥安装过盈时,即覆盖半导电层超过60 mm,电场畸变严重,在工频下存在剧烈的局部放电现象。通过现场试验,验证了有限元分析结果的正确性。

220kV电缆终端应力锥在力场中的数值模拟分析

电力电缆系统的故障主要发生在电缆附件部分。在220kV交联电缆附件开发过程中,橡胶应力锥的压力分布状态是要解决的关键问题。应用220 kV电缆终端的结构型式和工作原理,建立了该种电缆终端结构的数值仿真模型;结合橡胶材料的Rivlin应变能函数模型,采用增量分析方法,建立了非线性有限元方程组;应用Newton-Raphson迭代得到应力锥的位移,并计算了应力分布;根据应力锥内外侧的应力分布曲线,综合分析了应力锥轴向和径向应力状态。结果表明:橡胶材料及其结构形式对220 kV电缆终端应力锥应力分布的影响十分明显,实际工程设计中应选择适当的橡胶材料及相应的结构形式。

10 kV及以下电缆附件的数值计算和应力锥优化辅助设计

对电缆附件的复杂结构进行数值计算,并通过计算结果对应力锥形状进行优化设计,从而改善附件场强集中部分的电场分布,提高电缆附件的使用寿命。开发的软件包对不同的应力锥形状下的场强采用有限元方法进行计算并提供以下功能:画出任意电位的等位线;用不同颜色填充附件内部,通过颜色深浅显示场强大小;对附件内部任意一点提供用鼠标点击显示该点坐标、该点电位和该点场强;给出整个附件内部区域切向场强和径向场强的最大值和坐标值。

高压交联电缆终端预制橡胶应力锥的研究进展

介绍了高压交联电力电缆终端中预制橡胶应力锥的应用情况,探讨了应力锥的锥面曲线设计方法,分析了橡胶应力锥的电气性能、力学性能以及热性能。指出电缆终端的关键部分是预制橡胶应力锥与电缆绝缘的界面,并指明今后需要研究的方向。

结构形式及材料性能对220kV电缆终端应力锥的影响

通过对220kV电缆终端应力锥在力场中进行的分析,说明结构形式及橡胶材料的性能对应力锥应力分布的影响十分明显。根据工程实际情况,由不同结构形式和橡胶材料组成了18种工况条件,并应用非线性有限元方法分别计算了各种工况下应力锥的应力分布。对环氧预制件结构的不同形式、应力锥锥角不同的大小以及采用不同性能的绝缘橡胶材料的应力锥应力分布曲线进行了分类比较,分析了结构形式和橡胶材料对220kV交联电缆终端应力锥应力分布的影响规律性。提出了结构形式和橡胶材料的选用建议,为实际设计提供参考。

电缆中间接头应力锥安装错位检测的试验研究

模拟制作了电缆中间接头应力锥安装错位缺陷,以此建立缺陷检测的试验平台,对比分析阻尼振荡波电压法局部放电检测、工频交流耐压试验和局部放电在线检测等典型试验方法对电缆应力锥错位缺陷检测的有效性和灵敏度。试验结果表明:三种试验方法均可有效检测电缆应力锥错位缺陷,其中阻尼振荡波电压法的灵敏度更高且可实现精确定位。由此得出结论:可采用阻尼振荡波电压法局部放电检测和工频交流耐压试验进行10 kV电缆交接验收试验,将电缆绝缘状态检测关口前移;可采用局部放电在线检测方法检查在运电缆的绝缘状态。

基于高温超导电缆终端的应力锥结构设计

对35kV高温超导电缆终端应力锥进行优化设计。以各层极板长度,半径,绝缘材料介电常数等作为优化变量,以各层极板之间的电压降相等作为优化目标,采用动态惯性权重因子的改进粒子群算法对高温超导电缆终端应力锥电气参数优化设计。应用matlab软件实现应力锥优化设计算法,通过循环迭代得到应力锥最优极值。

电力电缆终端结构中的应力锥电场数值分析和模拟实验研究

用有限元法对电力电缆终端结构的应力锥附近的电场强度进行了数值分析，并进行了模拟实验验证，为终端结构的优化设计提供了可靠依据。

高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。

硅橡胶导电/绝缘复合应力锥制件的模压成型模具设计

本文阐述了高压电缆冷热缩相结合终端的核心部件-硅橡胶导电/绝缘复合应力锥橡胶件模压成型模具的设计过程,完成了两次成型的分阶段的橡塑模具设计,包括模压工艺参数计算,选择合适压力的模压设备参数等。

高压电缆终端多界面应力锥的优化设计

针对传统方法设计的应力锥无法达到标准要求的特点,提出一种基于有限元计的方法,并通过具体实例建立单、多界面的应力锥模型展开电场强度的计算,从仿真模拟计算和试验数据进行详细比较和分析。结果表明,多界面应力锥的设计方案更符合标准要求,有效地提高了应力锥的技术指标,证明有限元方法在电缆终端应力锥的设计和计算中是切实可行的。

硅橡胶导电/绝缘复合应力锥分段模压成型的模具设计

描述了高压电缆冷缩终端的核心部件-硅橡胶导电/绝缘复合应力锥橡胶件模压成型模具的设计过程,完成了两次成型的分阶段的橡塑模具设计,包括模压工艺参数计算,选择合适压力的模压设备参数等工作。

应力锥体增强绝缘非线性属性对HVDC电缆终端电场分布的影响

高压直流电缆及附件稳态电场分布主要取决于绝缘材料的电导率，而电导率又与场强、温度紧密相关，这使得直流电缆附件电场分布相比高压交流电缆附件更复杂。为此，在固定电缆终端XLPE绝缘、硅油电导率和温度梯度的条件下，本文采用多物理场耦合软件仿真研究了应力锥体增强绝缘非线性属性对高压直流电缆户外复合型终端稳态电场分布的影响规律。仿真研究结果表明：复合型户外高压直流电缆终端，工厂绝缘和增强绝缘界面切向电场在应力锥体根部和顶部可能出现极大值；而在半导电应力锥内表面电场也可能在根部和顶部出现极大值；通过调控增强绝缘材料的非线性属性可实现复合型电缆终端电场分布的综合调控。