垂直洋流下500 kV海缆电热耦合场和载流量研究

发展海上风电是实现“双碳”目标的重要举措。直流海缆是海上风电输电工程的重要装置,而海缆稳态载流量等研究对推动远海风电大规模开发具有重要意义。近年来高压直流海缆稳态载流量的相关研究考虑海洋环境因素较为单一且未充分考虑绝缘层温差的限制。文中建立了500 kV直流海缆与海水系统的电-热-流耦合模型,研究了单根和双极海缆在不同敷设方式下垂直洋流(垂直于海缆长度方向流动的洋流)流速,考虑绝缘层温差限制、双极不同间距等对载流量的影响。结果表明,相较于仅考虑线芯温度70℃限制,综合考虑绝缘层温差20℃限制的载流量更小,且相较于其他敷设方式,直埋敷设时绝缘层温差20℃限制对载流量的影响更小;双极海缆的载流量随双极间距增大而增加,流速为0.1 m/s时涡旋对海缆载流量有较小的提升作用;在绝缘层温差为6℃附近,电场发生翻转。研究结果可为敷设方式的选择以及载流量的预测和评估提供重要指导和参考。

大长度35kV XLPE绝缘海底电力电缆的制造

本文叙述了带软接头的大长度35kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘海底电力电缆的设计、制造和试验。

ROV在深远海域风电项目35 kV海缆敷设的应用

随着“双碳”战略的实施,海上风电项目建设进入井喷式发展,项目场址走向深远海成为行业趋势。深远海域的作业条件给风机基础施工、大容量机组吊装、海缆敷设施工带来巨大的挑战,为探索深远海域海上风电项目海缆敷设施工的方向,文章基于三峡能源长乐外海海上风电场A区项目现场建设情况,对ROV在35k V海缆敷设施工中应用实例进行探究,为今后深远海风电项目提供可借鉴经验。

高压直流海缆XLPE绝缘空间电荷与电场分布特性研究进展及展望

高压直流海缆是大容量、低损耗、远距离跨海输电的核心装备,是实现规模化海上风电并网、电网跨海互联的关键基础。当前快速增长的海上风电发展需求,要求直流海缆具有更高运行电压、更大容量、更大长度,因此对交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)电缆绝缘材料提出了更高要求。文中首先综述了国内外高压直流海缆的发展历程,对比分析了XLPE绝缘与绕包绝缘的优势与不足。针对直流海缆绝缘面临的大长度连续挤出过程中的焦烧问题和工厂模塑接头绝缘界面问题,论述了XLPE绝缘焦烧产物和工厂接头绝缘界面缺陷对空间电荷与电场分布的影响规律及机理,介绍了全尺寸直流海缆空间电荷与电场分布特性的有限元仿真和数值计算方法,分析了稳、暂态工况下直流海缆XLPE绝缘空间电荷与电场分布的演变规律,阐明了直流海缆绝缘层厚度对空间电荷与电场分布的影响机理。最后,对直流海缆XLPE绝缘未来的发展进行了展望,指明了高压海缆绝缘国产化亟需解决的关键问题。

6～35 kV XLPE绝缘耐火电缆的研制

介绍了额定电压6～35kVXLPE绝缘耐火电缆的结构，通过设计隔热耐火层、内衬层、铠装、外护套组成复合耐火层，实现电缆的耐火性能。

以礼河长竖井220kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆试验

介绍云南以礼河四级电站复建工程地下厂房长竖井高压220kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆高压试验流程、方法、判据。对220kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆的整体设计制造进行投运前的检测。高压电力电缆是高压电力输送的主要载体,其运行质量对高压电网的稳定性及可靠性都有较大影响。因此,必须切实做好试验和检测工作,发现问题及时处理,保证高压电力电缆时刻处于最佳的工作状态,提升供电质量。

±525 kV直流海底电缆绝缘厚度设计与校核

本文以±525 kV柔性直流输电工程中的直流海底电缆为研究对象,开展了直流耐压试验、冲击耐压试验、梯度耐压试验,分析了绝缘材料的击穿场强、老化寿命指数、Bahder系数等关键参数,设计并计算了不同耐压条件下±525 kV直流电缆的绝缘厚度。基于直流电缆的电场分布和温度分布,对绝缘设计厚度进行校核。结果表明:直流电缆中电场分布的畸变程度主要由绝缘层温差决定,绝缘层温差主要由电缆导体通过的电流大小决定。综合考虑研究结果以及电缆长期安全可靠性,建议±525 kV直流电缆绝缘厚度设计按28 mm选取。

35kV及以下电力电缆故障的原因及对策

对35kV及以下中、低压电缆的故障进行分析。从找出电缆事故的多发点出发,分析电缆故障产生的原因,并提出投运后降低电缆故障率的改进措施和投运前电缆避免故障的预防对策。

500 kV海缆接头绝缘恢复对XLPE工频击穿和晶相结构的影响

高压交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)绝缘海底电缆工厂接头绝缘恢复工艺对接头绝缘和近接头电缆绝缘材料的晶相结构及介电性能影响的研究,对于提升工厂接头技术具有重要意义。通过研究500 kV高压交流海缆本体、工厂接头、近接头电缆绝缘的工频击穿性能以及交联度和晶相结构的分布特征,获得了工厂接头绝缘恢复工艺对近接头电缆绝缘击穿和晶相结构的影响规律。结果表明:工厂接头和电缆本体绝缘的工频击穿场强相近,并且工厂接头绝缘的结晶度较小,内部绝缘晶体表面能较低,晶面间距较大;与电缆本体绝缘相比,近接头电缆绝缘的工频击穿场强降低,交联度增加,结晶度减小,晶体表面能降低,晶面间距增大,这可能是由于近接头电缆绝缘再加热过程而发生二次硫化所致,同时消除了近接头电缆绝缘中工厂脱气形成的热历史。因此,建议在工厂接头绝缘恢复工艺中采用降低交联温度,增长交联时间等手段保证工厂接头绝缘与电缆本体绝缘性能的一致性,同时应注意近接头电缆绝缘再加热过程的温度控制。

500 kV XLPE海底电缆线路的暂态电压及绝缘配合研究

基于舟山混联输电线路工程,应用PSCAD/EMTDC软件,建模仿真研究了500 kV交联聚乙烯海底电缆绝缘和内(绝缘)护层上的各类暂态电压和绝缘配合问题,计算了断路器合闸操作、断路器重击穿和雷电流侵入时电缆绝缘及内护层上暂态电压的分布特性,分析了短路及故障电流、电缆中间段金属护套与铠装短接、电缆接地体阻抗等对电缆内护层感应电压的影响。结果表明:操作空载线路和最大雷电流侵入在电缆绝缘上可分别产生最高850 kV的操作暂态过电压和1 230 kV雷电暂态过电压,通过在断路器上加装合闸电阻和(或)在电缆上并联合适电抗器可以有效限制操作暂态电压;单相金属性短路故障和最大雷电流侵入在电缆内护层可分别产生最高7.5 kV和11.4 kV的暂态电压,电缆中间段金属护套与铠装短接方式可减小电缆内护层上约1/3的暂态电压,而电缆两端三相集中接地体的阻抗对电缆内护层上暂态电压的影响可忽略,各种暂态下电缆绝缘和内护层的绝缘配合满足500 kV电缆的相关标准要求。

中国首根±525 kV XLPE绝缘直流电缆的设计与试验验证

介绍了中国首根±525 kV交联聚乙烯绝缘直流电缆的研制与试验情况。采用阻水带作为填充材料设计了3 000 mm^2型线阻水铜导体,通过计算导体填充系数可达95.5%,纵向透水试验结果表明,该导体在2 MPa水压作用下10 d后的透水距离为7.2 m,在1 m水柱作用下经受10次热循环后的透水距离为0.9 m。该直流电缆选用铜丝绞合作为金属屏蔽层,在铜丝内同时植入两根光纤单元,满足光纤通信和在线测温的要求;铝塑复合带与聚乙烯护套构成综合防水层,电缆整体外径比同规格皱纹铝套结构减小10%。为了验证±525 kV直流电缆的电气性能,进行了交流525 kV下的耐压和局部放电试验,并送国家电线电缆质量监督检验中心参照CIGRE TB496—2012和GB/T 31489.1—2015进行全性能型式试验,如复合循环、直流耐压、叠加冲击等并全部通过,负荷循环试验过程中导体最高温度大于70℃、绝缘层最大温差大于30℃。

交流500 kV XLPE海缆绝缘材料在电-热联合应力下的工频击穿特性与寿命模型

为深入掌握交流500 kV交联聚乙烯(XLPE)海缆绝缘材料在电-热应力下的工频击穿特性并建立电-热联合寿命模型,本研究首先对500 kV海缆主绝缘进行25、40、55、70℃步进应力下的电-热联合绝缘击穿试验,对电气强度和耐压时间进行Weibull统计分析,获得不同温度下等效电气强度和等效耐压时间的变化规律。然后,通过多元线性回归建立FALLOU、SIMONI和CRINE模型并进行误差分析。最后,研究构建适用于该交流500 kV XLPE材料的E-T耦合参数模型。结果表明:在相同温度下,随着每级电压持续时间的增加,等效电气强度逐渐降低;在每级电压持续时间相同时,随着温度的升高,等效电气强度和电压持续时间均呈现先上升后下降的趋势。对电-热联合老化模型的分析表明,3种模型拟合误差较大,拟合优度不满足精度要求。本研究通过利用逐步回归计算电-热变量与寿命的显著性与相关性,获得改进的电-热联合老化寿命模型,误差分析显示改进模型具有较好的拟合精度。

35kV交联电缆振荡过电压击穿故障分析及抑制措施

近年来,北京电网出现过多起交联电缆振荡过电压击穿的事故,对电网安全造成了极大的威胁。文中深入研究了交联电缆振荡过电压击穿事故的原因,以及事故发生发展的过程,进一步认识了振荡过电压对电力设备的影响。笔者以某110 kV变电站35 kV电缆击穿故障为例,首先给出系统接线及事故概况,然后通过电缆中间接头解体检查与对故障录波数据的深入分析,指出故障原因是由于吊车碰架空导线造成瞬时单相接地,引起了局部35 kV系统的低频振荡,产生振荡过电压,造成电缆相间绝缘击穿,发生相间短路故障。最后,提出了相应的技术防范抑制措施与下一步研究工作的建议。

变电所进线单芯35kV交联聚乙烯绝缘电缆护层过电压的计算和保护

阐述了 35 k V单芯交联聚乙烯 (XL PE)绝缘电缆作为变电所进线时 ,电缆护层应采取保护措施 ,以及在此种保护方式条件下 ,对冲击电压产生的护层过电压和系统短路产生的工频过电压进行了分析和计算 ,并对护层过电压保护器作了简要介绍。

500kV XLPE电缆绝缘中树枝化现象的述评

介绍日本开发 5 0 0 k V XL PE电力电缆时研究树枝化现象的形成 ,评述 XL PE电缆形成电树和水树与场强的相关性、树枝引发场强和长期寿命特性的研究结果 ,说明由此确定 5 0 0 k V XL PE电力电缆的绝缘设计。

10kV XLPE电缆本体缺陷电场仿真分析

为了研究10 k V XLPE电缆本体受伤电场情况,防止电缆缺陷局部放电电场发展导致电缆接头击穿,通过分析XLPE电缆主要缺陷类型及原因来确定引起电缆故障的主要类型故障,然后利用有限元分析方法对电缆本体受伤情况电场进行仿真研究,最后根据仿真结果得出结论:在电缆本体空洞插入铁丝会造成电场畸变,严重时会造成绝缘击穿,为今后电缆线路故障分析提供参考。

电气化铁道27.5kV单相铜芯XLPE电缆的研制

介绍了电气化铁道27.5 kV单相铜芯交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆的结构、工艺和性能,并对产品的标准提出了一些建议。

66kV海上风电场用三芯XLPE绝缘海底电缆设计方案的可行性分析

文章从海缆的结构设计、成本、立项研发及测试等方面进行分析,提出了在沿海风电场采用66 kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘光纤复合海底电缆集电传输的方案,该方案可以满足单个风机容量不断增大、降低集电线路经济成本的要求。重点介绍66 kV三芯大截面海缆导体、绝缘和径向阻水铅护层的设计,最后通过测试表明海缆各项性能都达到标准要求。

10kV XLPE电缆接头典型绝缘缺陷的局部放电特征分析

对10 kV XLPE电缆使用情况进行分析,研究电缆接头典型绝缘缺陷的问题,旨在通过对各项影响因素的分析,设计局部放电的处理方案,保证10 kV XLPE电缆接头设备的正常运行,实现设备使用及电力运用的目的。

35kV交联聚乙烯绝缘电力电缆生产线设计与技术档案的作用

介绍了利用引进的交联聚乙烯绝缘电力电缆生产线技术资料,设计了35kV交联聚乙烯绝缘电缆生产线,获得了良好的经济效益。