高压XLPE电缆缓冲层烧蚀故障机理分析与结构优化

高压交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆缓冲层烧蚀故障频发,在行业内引起广泛关注。电缆结构优化有利于解决放电烧蚀问题,文中从缓冲层放电灼伤机理角度出发,建立电缆有限元模型进行电场仿真,分析讨论不同结构参数下气隙电场分布的变化,并开展模拟试验对结构优化方案进行研究。结果表明:在满足电缆设计要求的前提下,减小缓冲层厚度、减小轧纹深度、增加金属套和缓冲层的挤压深度有利于减弱接触不良导致的气隙电场畸变;平滑铝套结构与缓冲层的接触电阻较小,在抑制缓冲层放电烧蚀故障方面具有优势。

受力不均匀性对高压电缆缓冲层烧蚀故障发展过程的影响

外界压力是影响高压电缆缓冲层烧蚀故障发展的重要因素。实际电缆的敷设条件以及缆芯重力会造成缓冲层受力不均匀,然而该不均匀性对缓冲层烧蚀故障发展过程的影响目前尚不明确。本文搭建了缓冲层不均匀烧蚀模拟实验平台,分别研究了干燥与潮湿条件下局部受力不均对缓冲层烧蚀发展过程的影响。然后结合缓冲层的局部体积电导率变化、微观形貌特征以及烧蚀产物成分,分析了受力不均匀性对烧蚀故障发展过程的影响机理。结果表明:在干燥条件下,缓冲层的电流密度随烧蚀时间逐渐衰减,受力集中部位的电流密度衰减速率更快;而在潮湿条件下,缓冲层的电流密度在烧蚀初期先急剧增加,随后迅速下降,呈现出电流密度尖峰特征,受力集中部位的电流密度尖峰的峰值更大,且尖峰内电流密度的变化速率更快。分析认为,局部受力集中会增大缓冲层半导电纤维之间的有效接触面积,导致电流密度上升,加剧烧蚀过程。

高压XLPE电缆缓冲层故障研究现状综述

在分析缓冲层材料特性的基础上,论述国内外有关缓冲层故障的研究现状,并为未来研究提供改进建议。综述性研究表明:放电是引起缓冲层烧蚀故障的直接原因,而电缆受潮是此类故障发生的必要条件。长期受潮会加速白粉的形成,并导致缓冲层电阻率升高。当铝护套与绝缘屏蔽层间存在气隙时,缓冲层电阻率升高、白粉的形成与过电压的冲击会使气隙内局部场强超过击穿场强,最终导致放电烧蚀。全文综述结果总结缓冲层故障成因,并在此基础上提出相应的调整建议,可以为缓冲层故障防范提供参考。

湿度对不同电场类型下电缆缓冲层局部放电特性的影响

依据电缆缓冲层结构,搭建了湿度环境可控的电缆缓冲层局部放电测试平台,设计了3种典型缺陷模型,采用脉冲电流法进行局部放电测试。结果表明:湿度变化对局部放电图谱几何形状影响较小,但对局部放电特征参数影响较大。随着湿度的增加,3种模型下的放电幅值均呈现先减小后增大的趋势。相同湿度与电压下,针板系统内局部放电活性高于其他模型,其在电压为180 V、湿度为90%时,最高脉冲幅值可达770 mV。

高压XLPE电缆缓冲层烧蚀缺陷特征气体分析

为了有效检测高压电缆缓冲层烧蚀缺陷,提出基于特征气体检测的方法。首先搭建缓冲层放电烧蚀及气体采样平台,对缓冲层进行放电烧蚀实验并收集放电产生的气体,采用气相色谱质谱联合分析的方法,分析对比正常运行电缆缓冲层间气体及缓冲层放电模拟烧蚀产生的气体。研究结果表明:正常运行电缆缓冲层间主要气体成分包含醇类、烷烃类、酮类、酯类气体,而芳香烃类气体含量极少;缓冲层模拟放电烧蚀产生的特征气体主要包含甲苯(toluene)、邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate)等芳香烃类气体,且芳香烃气体占总气体的主要部分,含量高达83%。最后搭建实际含有缓冲层放电缺陷的电缆实验平台,检测其缓冲层间气体,验证缓冲层放电特征气体结论。

高压电缆缓冲层缺陷数字X射线无损检测技术研究

在电缆发生故障前,快速、准确地定位缺陷点、是及时处理故障隐患、保障安全运行的关键之处。总结了数字X射线无损检测技术的应用特点,同时结合实际案例,对X射线无损检测技术在电缆缓冲层缺陷检测的应用成效进行了分析。结果表明采用X射线无损检测方法能够有效地对电缆缓冲层缺陷进行识别检测,推荐将X射线无损检测技术应用于电缆缓冲层缺陷的快速精准查找和定位。

220kV电缆缓冲层烧蚀缺陷射线检测方法

高压电缆缓冲层缺陷频发,局部放电等常规检测手段无法实现缺陷的精准诊断。从电缆缓冲层缺陷识别机理、成像影响因素等方面对电缆缓冲层缺陷检测的理论基础展开分析,并结合实验室验证,对电缆缓冲层缺陷检测工艺进行了深入研究,实现了缓冲层烧蚀缺陷的定位定性分析,并能准确识别其电缆结构内异物。该技术被成功应用于220 kV桂和Ⅰ回带电检测,有效消除了运行线路隐患,取得了良好的效果.

铝护套结构对XLPE电缆绝缘屏蔽层悬浮电位影响

近年来,高压交联聚乙烯(XLPE)电缆缓冲层烧蚀缺陷频繁发生,对电缆安全运行造成严重影响,研究如何降低缓冲层缺陷造成的影响迫在眉睫,文中通过改进铝护套结构以降低缓冲层烧蚀缺陷的严重程度。首先,理论分析形成缓冲层烧蚀缺陷的原因;然后,建立缓冲层分压模型;最后,以某缺陷电缆为仿真对象,计算在含有缓冲层白斑缺陷时,分别降低铝护套最小内径以及铝护套波谷处曲率后的绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层电场强度值变化。以文中缺陷电缆为例,由仿真定量分析得出,当铝护套最小内径减小后,绝缘屏蔽层悬浮电位下降30%,缓冲层间电场强度值下降30.9%;当铝护套波谷处曲率降低后,绝缘屏蔽层悬浮电位下降13.7%,缓冲层间电场强度值下降13.3%。当出现缓冲层白斑后,铝护套最小内径和铝护套波谷处曲率的减小可降低绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层间电场强度值,从而抑制缓冲层间局部放电的发生,降低缓冲层缺陷造成的影响。