基于频域反射法的高压电缆阻水缓冲层缺陷定位研究

为了获取高压电缆缓冲层缺陷的位置信息,本文首先根据缓冲层表面形貌特征将缓冲层状态划分为干燥态、受潮态、腐蚀态以及腐蚀烧蚀态,通过薄片样本研究了缓冲层从干燥态到腐蚀烧蚀态这一缺陷发展过程中体积电阻率和相对介电常数的变化规律。然后推导了高压电缆传输线网络中的分布电容以及分布电导的计算公式,评估了FDR法应用于高压电缆缓冲层缺陷定位的可行性。最后在实验室中搭建了长电缆实验平台,研究了频域反射法定位缓冲层缺陷的有效性。结果表明:缓冲层缺陷的发展主要影响高压电缆的分布电容,产生阻抗不连续点。FDR能够实现对缓冲层受潮及缺陷的定位,但对于腐蚀缺陷及烧蚀缺陷的进一步区分还需结合其他状态检测手段。

高压XLPE电缆阻水缓冲层电–热场分析及模拟烧蚀试验研究

近年来,高压交联聚乙烯波纹铝护套电缆中由于阻水缓冲层烧蚀引发的故障屡见不鲜,且烧蚀部位多集中于缓冲层与铝护套紧密接触位置。为充分了解烧蚀故障的成因机理,对故障检测与预防提供理论与数据支撑,该文首先通过电–热场耦合仿真,探究电缆中径向电流分布规律及由电流不均导致的缓冲层局部温升特性,并开展模拟烧蚀试验,观察干燥及受潮带材在电流作用下的不同烧蚀表现,推导缓冲层损伤机理。仿真结果表明,缓冲层与铝护套紧密接触位置存在电流集中现象,电流密度峰值随不接触长度增加而增大,可达1×10^(3)A/m^(2)以上,造成的局部温升也随之增加。在缓冲层受潮时温升更为显著,当接触不良长度达到1或2m时,温升可超过47℃及155℃。试验测得铝电极与缓冲层接触位置不同烧蚀状态对应的特征温度,烧蚀起始温度约为165℃。最终,通过缓冲带材耐热性能测试及与前述结果的对应性分析,有效验证了实际电缆线路中发生缓冲层局部热烧蚀的可能性,对于优化电缆结构、提高故障预防与检测能力,保障电网安全稳定运行具有重要意义。

基于分阶段产气的高压电缆阻水缓冲层状态评估

阻水缓冲层烧蚀引起的高压电缆本体击穿事故,严重威胁了电力系统的稳定运行。现有研究主要集中在缓冲层失效致电缆击穿的机理,而对于高压电缆阻水缓冲层状态的评估方法鲜有报道。针对这一现状,论文将缓冲层的状态分为腐蚀阶段以及烧蚀阶段,研究了腐蚀阶段下缓冲层含水量、电压、表面压力对缓冲层析氢的影响,并使用气相色谱分析了腐蚀阶段以及烧蚀阶段中缓冲层产生的气体。最后,基于实验结果提出了腐蚀阶段的析氢产气机理、烧蚀阶段的缓冲层分解产气机理,以及通过缓冲层中H_(2)的体积分数及是否含有C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)和C_(2)H_(2)气体来评估缓冲层状态的方法,并在110 kV在运电缆中取气进行验证。析氢实验结果表明:腐蚀阶段下增大含水量、升高电压、增大压力会提高缓冲层的析氢速率,并且在一段时间后,氢气(H_(2))的体积分数将保持相对稳定。气相色谱实验结果表明,腐蚀阶段缓冲层产生的主要气体为H_(2)以及甲烷(CH_(4)),缓冲层在烧蚀阶段同样产生了H_(2),且相较于腐蚀阶段还额外产生了乙烷(C_(2)H_(6))、乙烯(C_(2)H_(4))以及乙炔(C_(2)H_(2))气体。验证结果表明,在运电缆中气体组分特点与实验室中薄片样本的实验结果相符合,证明了该评估方式具有可行性。研究结果可为高压电缆阻水缓冲层的状态评估提供参考。

高压电缆阻水缓冲层电性能研究

通过对高压电缆击穿案例的分析,重点介绍了高压电缆缓冲层交直流电阻的影响因素,并设计一系列试验加以说明,为高压电缆生产工艺的改进和标准的修改提供建议。

高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀机理

近年来,高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀故障频发,引起了行业内广泛关注。为了探索缓冲层烧蚀机理,搭建简化试验平台并对应电缆实际运行工况条件,开展了对比试验研究;同时,基于110 k V电缆典型结构建立轴向有限元仿真模型,按照阻水缓冲带的实测性能参数进行赋值;最后调节波纹铝护套与缓冲层的接触形式,开展了电势及电场分布模拟分析。研究发现:缓冲带受潮将导致其电阻率增大,介电常数升高,并在外加电流下引发白色物质生成;白色物质中包含阻水粉成分及铝反应产物,其不导电性易导致铝护套与绝缘屏蔽之间电气接触不良;当阻水缓冲层与波纹铝护套连续接触不良的轴向长度达到0.4m,在尺寸为0.1mm气隙中的场强已超过3 k V/mm,足以引发放电。缓冲层受潮是发生烧蚀故障的主要原因,缓冲层与铝护套的间隙也会影响气隙放电的发生,因此建议高压电缆在制造和施工阶段应避免缓冲层受潮,同时应严格保障缓冲层与铝护套有效连续的电气接触。

高压电缆阻水缓冲层电化学腐蚀特性及失效研究

为研究高压电缆阻水缓冲层失效机理,尤其是其电化学腐蚀特性,对事故电缆缓冲层白斑进行成分分析,结合理论分析和模拟实验,确定白斑不同成分的产生机理。测试了缓冲层受潮特性,研究了缓冲层含水率和电流密度对其电化学腐蚀特性的影响。最后,基于电化学阻抗谱,测试了电化学腐蚀对缓冲层电气特性的影响,确定了缓冲层电化学腐蚀至最终烧蚀的演变规律。结果表明:阻水缓冲层由于受潮或电缆外破进水,会发生电化学腐蚀生成白斑(碳酸氢钠和氢氧化铝),并最终导致高压电缆失效;其腐蚀速率主要受电流密度影响,而最终腐蚀程度取决于阻水缓冲层的含水率。

高压电缆阻水缓冲层烧蚀缺陷的射线检测

利用射线检测技术对某110kV电缆线路进行带电检测,有效检出该线路电缆本体多处阻水缓冲层烧蚀缺陷,同时分析了该类缺陷的产生规律,并提出了针对性的改进建议。

高压电缆阻水缓冲层烧蚀缺陷的射线检测工艺参数研究

通过理论分析和试验研究了高压电缆阻水缓冲层烧蚀缺陷的射线检测工艺参数,给出了射线参数及两次射线检测夹角,为高压电缆阻水缓冲层烧蚀缺陷的射线检测工艺参数规范化和标准制定提供了参考。

高压电缆大截面分割导体焊接后的机械性能及缓冲阻水层设计

结合国网南京供电公司"秋藤-高旺"220 kV电缆线路工程,介绍了导体截面为2 500 mm^2的220 kV高压陆缆大长度的设计与生产情况。采用整体焊接法完成2 500 mm^2分割铜导体焊接,根据电缆生产过程中导体的受力情况设计试验验证导体焊接后的机械性能,通过绝缘线芯热膨胀试验确定膨胀程度与缓冲层厚度配合情况,并进行了缓冲层的纵向透水试验。焊接后2 500 mm^2分割导体在300 k N拉力作用下未破断,试验后焊接点无明显损伤;焊接导体在100 kN下的张力弯曲试验过程中经受了三次弯曲循环,焊接点无开裂情况;成品电缆样品在热膨胀试验后未出现绝缘线芯的明显形变,缓冲层的纵向透水距离为0.7 m。通过上述研究充分说明了本产品分割导体焊接方式及采取的缓冲层设计可应用于大长度高压陆缆的生产。