高压单芯电缆工频运行下金属护套雷电冲击电压的仿真研究

为了研究高压单芯电缆金属护套冲击电压的影响因素,本研究用PSCAD/EMTDC建立220 kV架空线-高压单芯电缆线路模型并仿真雷电绕击架空线后沿线入侵电缆的波过程,在工频运行条件下,通过改变电缆接地方式、电缆参数以及雷电流参数,研究对金属护套雷电冲击电压幅值的降低作用。结果表明:其他条件相同时,采用首端接地方式的不接地点金属护套雷电冲击电压幅值比末端接地方式和交叉互联接地方式降低约90%;由于金属护套在交叉互联点发生换位,导致金属护套雷电冲击电压幅值最大相在第二个互联点处由侵入相变为非侵入相;通过改变电缆长度、分段均匀度以及排列方式等方法对金属护套雷电冲击电压的降低作用有限,仍需增设电压保护器加以限制;雷电流入侵电缆工频电压波谷时,能比入侵波峰时降低约80%的金属护套雷电冲击电压。

高压单芯电缆金属护套雷电过电压仿真和参数分析

高压单芯电缆往往采用金属护套单端接地或金属护套交叉换位互联接地。当电缆受到过电压入侵时,金属护套上的过电压可能超过外护层的绝缘水平,击穿外护层。高压电缆单芯金属护套雷电过电压的仿真计算,与仿真所用模型、元件参数以及电缆的接线方式、运行方式等有关,而元件模型、参数的准确获得是非常困难的,电缆运行方式也是多种多样的。为此,在典型状况下护套雷电过电压仿真计算的基础上,对包括电缆结构、大地电阻率、侵入波波形、冲击接地电阻、电缆长度、负荷电阻的大小及性质等、模型及参数对护套雷电过电压的影响进行了分析研究,并研究了两个或更多的交叉互联大段串联以及有多回电缆出线时,电缆护套上的过电压。研究表明,电缆的结构、电缆长度、入波波形以及负荷电阻的大小和性质对金属护套过电压有较大的影响;当雷电入侵多个交叉互联大段串联的电缆导体时,应在各绝缘接头处加护层保护器;并联出线越多,其护套上的过电压越低。

基于PSCAD/EMTDC的高压电缆护套沿线过电压计算分析

近年来高压电缆护层保护器击穿烧毁故障频出,为优化电缆接地系统设计并为保护器选型提供参考,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立电力电缆线路模型。结合实际工程中长电缆线路各类接地方式,对单相接地故障期间不同电缆长度、接地电阻、敷设回流缆的护套沿线过电压变化规律进行研究。研究结果表明,电缆末端单相接地故障后,220 kV交叉互联电缆护套沿线过电压水平在2~8 kV;对交叉互联混合单端/中间接地方式,护套连接处存在地电位升高特性,严重时达16 kV;敷设回流缆对单端接地方式电缆护套过电压抑制效果明显,利于保护器选型。

高压单芯电缆护套操作过电压计算及冲击试验

为了解交联聚乙烯电缆承受的操作冲击过电压,完善电缆保护器的配置和选型方法,根据广州电网实际情况构造了ATP(电磁暂态计算程序EMTP的ATP版本)电缆金属护套接地和电缆与外部设备典型结线方式下电缆系统的计算模型,并采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP,对电缆系统上中常见的3种操作过电压(合闸空载线路、单相接地、三相甩负荷过电压)进行了仿真计算。实际电缆线路上进行的冲击试验验证了模型的正确性。最后在过电压计算、参数分析及冲击试验的基础上,提出了电缆保护器的配置和选型方法。

基于有限元法的电缆金属护套感应电压仿真分析

为有效降低单芯电缆金属护套感应电压对电缆寿命及载流量的影响,科学合理地选择不同电缆结构的敷设排列方式和距离,利用有限元法对不同材料、结构的电缆金属护套感应电压进行了数值仿真分析。首先采用电磁感应定律对单芯电缆金属护套感应电压进行解析计算;再通过Ansoft Maxwell 15软件建立单回路电缆金属护套感应电压的3维简化模型,并验证了有限元分析方法的适用范围。在此基础上,计算护套、半导电屏蔽层在不同相对磁导率、体积电导率条件下的感应电压值,分析了钢带铠装层对金属护套感应电压的影响。结果表明,当金属护套的体积电导率由105 S/m增大到107 S/m时,电缆金属护套感应电压约降低2.86%;而当屏蔽材料的体积电导率由104 S/m增大到105 S/m时,电缆金属护套感应电压约降低6.06%。当金属护套的相对磁导率由1增大到10时,电缆金属护套感应电压约升高48.48%;而当屏蔽材料的相对磁导率由1增大到10时,电缆金属护套感应电压约升高6.06%;与无铠装层电缆相比,装有金属铠装层电缆的金属护套感应电压增大了近100%。

绝缘护层对动车组电缆连接器雷电冲击闪络电压的影响分析

为提高动车组高压设备箱电缆连接器端部中心点到箱体内壁间空气间隙的雷电冲击电压耐受值,基于串联介质分压原理和静电场理论,分析护层结构及位置对改善电场分布、提高雷电冲击闪络电压耐受性能的可行性。通过理论及仿真验证不同厚度、不同安装方式的护层组合安装方式的设计效果,表明空气间隙中加装的护层厚度及位置影响电场强度分布。试验结果表明:2mm厚护层经50次左右的试验后被击穿;大于3mm厚的护层经300次试验后依旧完好。紧贴电缆连接器端部,包覆两层护层后的雷电冲击闪络电压值可达235kV,提高值为80kV,结论可为现场应用加装护层提高间隙雷电冲击闪络电压耐受值提供依据。

高压单芯电缆金属护套过电压保护在设计施工中的应用

高压单芯电缆在运行中发生短路故障时使金属护套上产生过电压。本文就过电压对电缆产生的不良影响和防范措施进行了详细的分析与讨论。

交流与负极性雷电冲击叠加电压下SF6中自由金属颗粒局部放电激发特性

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在运行中常常会遭受雷电过电压侵袭,此时其中的自由金属颗粒缺陷会使得SF设备绝缘性能急剧降低,威胁设备的运行安全。基于冲击叠加相位可调的交流与冲击叠加试验系统,采用脉冲电流法试验研究了冲击叠加相位、金属颗粒尺寸、金属颗粒数量对交流与雷电冲击叠加电压下SF中自由金属颗粒局部放电激发特性的影响。试验结果表明,冲击叠加相位、金属颗粒尺寸和数量对局部放电激发特性影响显著。负极性雷电冲击叠加在交流电压负半周后,可激发颗粒后续的交流局部放电,且冲击叠加在270°相位所激发的放电最为剧烈;随着颗粒尺寸增大,冲击下金属颗粒局部放电更难激发,但激发后局放更为剧烈;随着颗粒数量增加,冲击下金属颗粒局部放电更容易激发,且放电更为活跃;并从空间电荷角度对局部放电的激发和发展机理进行了解释。该研究工作对于深入理解与实际工况更为契合的叠加电压下SF中自由金属颗粒局部放电特性具有重要的理论和工程意义。

高压电缆金属护套感应电压及环流计算

文章通过研究金属护套回路的等值电路,得到关于护套感应电压及环流的数学模型,并对其中的参数提供了详细的计算公式。笔者利用EXCEL编制相应的计算程序。将太原市近期投运的电缆线路的金属护套环流实测值与程序计算值比较,确定数学模型及计算程序基本正确。根据感应电压及环流的计算及工程实践,对设计、施工及运行提出部分建议。

110kV单芯电缆金属护套感应电压计算及分段

电缆线路较长时将引起过高的金属护套感应电压,从而降低电缆的使用寿命,并危及人身安全。建立三相线芯对屏蔽层感应电压计算模型,推导出单芯电缆金属护套的感应电压表达式,得到了正常运行条件下不同长度的单芯电缆线路感应电压。

单回路高压单芯电缆金属护套感应电压及限制措施

对110 kV单回路高压单芯电缆线路正常工作情况下金属护套产生的感应电压进行计算,并结合110 kV XLPE电力电缆工程设计中的典型实例,采取金属护套交叉互联接地方式,将电缆线路全长分成3等分段或3的倍数分段,限制高压单芯电缆护套感应电压,确保电缆的安全运行,减少运行损耗,效果良好。

高压单芯电缆金属护套感应电压计算及其保护方式

对高压单芯电缆在运行时护套产生的感应电动势进行了计算 ,为确保电缆的安全运行采取了护套的一端接地与交叉换位方式 ,降低了高压单芯电缆护套感应电动势 。

多回任意排列电缆金属护套感应电压计算

110kV及上高压电缆由于电缆铝套的自感与其他导体之间互感的影响,当这些导体施加电流时,产生工频感应电压,为有效分析多个回路高压单芯任意排列电缆金属护套感应的电压,利用电磁学原理,基于基本原理进行推导,建立了多个回路任意排列高压电缆的感应电压计算方法,由此通过计算、分析来选择合适的排列方式、合适的相序来减少感应电压。

运行中单芯高压电缆金属护套感应电压规定值提升的意义及讨论

简述了线路运行中单芯高压电缆金属护套感应电压规定值在国内外有所不同及变化情况,指出了修改后的国家标准GB50217—2007《电力工程电缆设计规范》,将原规定的100V提升到300V后的积极意义,以及由此引起的相关问题的讨论。

电缆排列方式对金属护套感应电压的影响

随着城镇化建设进程不断加快,人们对电力的需求呈现个性化与多样化的趋势,在此背景下,电缆排列方式对金属护套感应电压的影响越来越明显,本文主要针对电缆排列方式对金属护套感应电压的影响进行分析,以得出对行业具有一定参考价值的结论。

基于ATP-EMTP电缆金属外护套的感应电压分析计算及相关保护设备选型

本文提供一种基于ATP-EMTP计算高压电缆在雷电过电压、工频过电压时的计算方法和模型,并提出相应的限制措施,同时为相关设备的选型提供依据。

单芯电缆金属护套感应电压研究

本文借助电磁暂态分析软件搭建了27.5 kV单芯电力电缆仿真模型,并对模型进行了验证,以保证仿真数据准确性。基于电缆仿真平台,重点对影响电缆金属护套感应电压的主要影响因素进行了仿真分析,提出了最优的电缆布置方案。同时,结合工程中电缆金属屏蔽层与铠装层两种典型接线方式下的环流问题进行了研究,最后提出了改进方案。该研究结果对今后电缆工程敷设具有指导价值。

非金属耐高冲击护套光缆的结构和性能

本文推荐一种非金属型光缆,这种光缆含有嵌入骨架槽内的光纤带,采用能防猎枪弹丸的耐高冲击护套.通过对光缆直径和防弹性能的试验研究,得到保护层和聚乙烯外护套厚度的最佳组合.在此基础上,制成由耐高冲击护套构成的非金属型100芯光缆,并对其性能进行了鉴定,结果证明,这种光缆具有优良的传输性能、机械性能和防弹性能.

回流线对2500 mm^(2)单芯电缆金属护套感应电压的影响分析

单芯电缆的金属套单端接地方式需在不接地端设置电压限制器以确保电缆的正常运行。电压限制器被击穿会导致两端接地,形成环流发热而降低载流量,加速主绝缘的老化。因此,在工程设计中必须计算金属套的各种感应电压大小并制定相应措施来限制感应电压,其中对金属套单端接地方式而言增加回流线是直接有效的方式。由于单芯电缆金属套感应电压与负荷电流大小、回路数、排列位置、分段电缆长度和回流线的设置位置都密切相关,本研究以220 kV线路的2500 mm^(2)单芯电缆为例详细计算分析不同电流、不同回路、不同长度、不同回流线位置时的感应电压大小,其结论对如何设置回流线,什么情况下需设置回流线有着积极的意义。

高速铁路27.5kV电缆金属护层的雷击感应电压

在建立并验证高速铁路27.5kV电缆分布式参数等效模型的基础上,采用MATLAB软件仿真研究接触网避雷器经接地电阻接地、避雷器故障导致绝缘子发生雷击闪络2种工况下,雷电流波经接触网入侵电缆线芯导体时接地电阻和土壤电阻率对电缆金属护层雷击感应电压的影响,以及电缆长度、雷电流波陡度对电缆金属护层雷击感应电压的影响。结果表明:电缆金属护层的雷击感应电压最大值随避雷器接地电阻的增加而增加,呈线性关系,当接地电阻增加到10Ω时,入侵电缆线芯的雷电流最大值约为13kA,说明避雷器发挥的保护作用受限;避雷器故障导致绝缘子发生雷击闪络时,如果土壤电阻率大于800Ω·m,电缆金属护层的雷击感应电压最大值超出外护套冲击耐受电压,可能导致击穿外护套;长度为500m的电缆其金属护层的雷击感应电压最大值最小;电缆金属护层的雷击感应电压最大值随着雷电流波陡度的增大而增大,但增长率逐渐下降。