A Review of Medium Voltage Single-Core Cable Armouring, Induced Currents and Losses

Insulated underground cables have the potential to reduce power outages, maintenance costs, and transmission losses compared to overhead lines. On the other hand, they are exposed to several risks and physical damages, since they are buried in the ground. Though the cables are armoured in order to provide mechanical protection and achieve tensile strength, and also to provide effective conductance of earth fault currents. The main purpose of this paper is to introduce insulated underground cables, armouring process, and to analyze the induced currents in metallic parts such as sheath and armour that causeohmic losses which are categorized mainly in two groups as circulating current and eddy current. This paper presents a review on analytical techniques used to analyze the effect of magnetic fields, andcalculate the losses in the armour of the cables, besides providing the strategies and solutions used for armour loss reduction.

海上风电单芯海缆接地环流影响因素分析

单芯海缆在生产、施工方面相对于三芯海缆更具优势,但是其接地环流异常引起的海缆故障频繁发生。单芯海缆接地环流运行机理及检测策略有待深入研究。建立了基于阻抗矩阵的单芯海缆数学模型,揭示了铠装电阻率、铠装层相对磁导率、接地电阻、短路电阻等因素对阻抗矩阵内参数和接地环流的影响规律。结合实际工程案例分析了海缆接地环流分配不均的机理,为海缆的运行状态评估及检修提供了参考依据。

建筑直流电缆的研发与应用

随着实现“双碳”目标关键技术“光储直柔技术”的发展,建筑直流配电系统亟需与之配套的直流配电电缆。通过对建筑直流电缆在研发和应用等方面的梳理,分析直流配电系统电缆应用现状和存在问题,提出建筑直流配电系统应采用专用的直流电缆。

基于遗传算法的三相四芯电缆相电流重构方法

目前多芯电缆电流重构方法受限于电缆规格或传感器阵列与线芯需按特定规则摆放导致其在实际工程应用中较为困难。本文提出基于遗传算法进行三相四芯电力电缆线芯分布相关量的求解,进而得到任意线芯分布半径、任意线芯与传感器阵列角度时磁传感器阵列各单元的输出量与各线芯电流之间的耦合系数矩阵的方法,用于重构四芯电缆中各线芯电流。通过仿真验证了算法的可行性。为了能有效降低由于干扰等因素造成的误差,提出了一种先验求解模型以提高解的质量。随后进行了传感单元阵列电路拓扑的设计,使用设计的原型在搭建的实验平台进行了测试,实验结果表明,在三相平衡情况下,测量的三相电流最大误差为2.42%,最大相位误差为2.77°,在三相不平衡情况下,测量的三相电流最大误差为2.52%,最大相位误差为4.17°。实验结果验证了方法的可行性与有效性。

计及电缆绝缘不均匀老化的接地电流相位角特性研究

交联聚乙烯(XLPE)电力电缆广泛应用于配电网和输电网,但它们在持续的电应力下遭受长期的老化退化,电缆老化容易造成绝缘击穿事故。为了提升电缆绝缘老化状态的在线评估技术,基于PSCAD建立了计及电缆绝缘不均匀老化的三芯管型电缆接地电流相位角计算模型,通过快速傅里叶变换FFT变化得到单相不均匀老化、双相不均匀老化、三相均匀老化3类情况的接电线电流相位角特性。结果表明:相比于钢铠接地线电流,屏蔽线电流相角对于老化特性的反应更为灵敏;对于单相老化,介电常数由2增加为5,屏蔽线电流相位角从-51.01°递增为-50.6°;对于双相老化,随老化程度增加,相位角增幅逐渐增大;对于三相均匀老化,相比于正常电缆的屏蔽线电流相角增值为0.24°,同时相比于介电常数同为2.8的单相老化与双相老化的屏蔽线电流相角增值为最大(单相老化为0.15°、双相老化为0.17°);通过屏蔽线电流相位幅值,不仅可以判断电缆绝缘是否老化,还可区分老化相别与老化程度。本研究结果可为通过地线电流相位角评估电缆绝缘老化等级提供重要理论依据。

三相旋转磁场高效耦合自取能研究

目前三芯电缆自取能效率低已经成为限制电缆沿线在线监测技术发展的关键,为此提出了一种用于三芯电缆的全新磁场自取能方案。与基于互感器原理的传统取能方案不同,创新性地提出了一种基于电机原理的磁场取能方案,此方案提升了磁芯与三相电流产生的旋转磁场的耦合程度,将线圈正法线与电缆表面切向平行改为与径向平行,并给出了最佳取能位置。仿真结果表明,该方案相比以往方案可获得更高的线圈开路电压和输出功率,在磁场自取能效率上有显著提升。结合有限元仿真与神经网络算法,进一步分析一次侧电流、磁芯材料和磁芯尺寸等参数对线圈开路电压的影响,并给出具体的优化设计方案。最后制作样机,在实验室条件下开展相关实验,根据实验结果,一次侧电流50 A,三组线圈共2100匝时最大输出功率为2.243 mW。

中粮前海总部大楼结构设计难点分析与处理

中粮前海总部大楼项目为复杂超高层结构,塔楼采用带1道伸臂桁架的钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构。核心筒偏心布置,局部采用斜柱转换,高区采用张拉索幕墙结构附着在主体结构。介绍了偏筒结构设计的策略;对斜柱转换的特殊节点设计进行分析;对超大张拉索幕墙结构与主塔楼结构构件的节点进行了受力分析。结果表明,偏筒结构通过对核心筒采用不等墙厚设计可以有效地减少偏心,同时在核心筒墙内设置型钢可以有效抵抗核心筒偏置带来的拉力;合理设置桁架结构可以有效地抵抗拉索幕墙传递的扭矩和拉力;圆形柱和方形柱转换节点采用三道环板转换可以高效地实现节点力转换且方便施工。

高速铁路高低塔斜拉桥减隔震装置研究

通过分析各类减隔震装置对高速铁路高低塔混合梁斜拉桥的减隔震作用,从而选取合理减隔震装置。以阜淮(阜阳—淮北)新建高速铁路跨颍河主跨230 m的高低塔混合梁斜拉桥为研究对象,建立铅芯橡胶支座、摩擦摆式减隔震支座、黏滞阻尼器有限元模型,采用非线性时程分析法对塔底弯矩、梁端水平位移等目标函数进行地震响应分析。结果表明:采用铅芯橡胶支座,塔底弯矩降幅达到49.9%;采用摩擦摆减隔震支座,塔底弯矩降幅达到54.3%;采用黏滞阻尼器,塔底弯矩降幅达到62.0%。对于高速铁路高低塔混合梁斜拉桥而言,黏滞阻尼器减隔震装置更合理,并给出合适设计参数。

核电站电力电缆芯温预测与内因火灾预警研究

针对核电站中大量电力电缆集中敷设,电缆内部热量大量积聚,增加火灾风险的问题,提出利用线芯导体的异常温升这一极早期特征作为电缆内因火灾的预警方法。构建三芯电力电缆暂态热路模型,确立外护套表面温度与线芯温度之间的对应关系,开展内因火灾实验,积累研究所需的实验数据,提出基于Levenberg-Marquardt算法的电缆芯温反演计算方法。研究结果表明:将电缆外护套表面温度和电流数据作为输入参数,可实现电缆线芯温度的实时反演计算,能够解决电缆线芯因为包裹在护套内且具有极高的对地电压,导致其温度难以测量而不能以其温升指标作为电缆内因火灾预警依据的问题。研究结果可为预警电缆因电流过热导致的火灾提供参考。

高压单芯电缆金属护套环流影响因素及抑制方法分析

随着社会经济飞速发展,人们用电需求持续增长,使得同一隧道中的电缆输电线路不断增加,各线路之间相互影响,导致金属护套环流问题日益严重。一旦出现环流,不仅会影响电缆运行安全,而且可能会造成严重的电力事故,因此研究高压单芯电缆金属护套环流影响因素及有效的抑制方法具有重要的现实意义。分析了高压单芯电缆金属护套环流的产生机理及影响因素,提出有效抑制电缆金属护套环流的方法,以期为相关行业工作人员提供参考和借鉴。

基于机器视觉的电缆接头缺陷检测系统设计

为了提高电缆接头安装的施工质量,减少依赖人为经验判断电缆接头剥切是否合理的次数,设计了一种基于机器视觉的电缆接头缺陷检测系统。设计一种便携式套筒装置用于采集电缆接头图像,基于机器视觉软件平台VisionPro设计检测电缆接头处缺陷的视觉处理算法,利用SQLServer存储数据,基于C#语言、Winform框架设计上位机,实现对电缆接头的缺陷检测与信息存储。实验结果表明,该系统的准确率可达97.25%,平均每根电缆接头检测时间为6.307 s,满足对电缆接头缺陷自动检测的需求,对智能化缺陷检测系统设计具有一定的参考价值。

三芯电缆接头轴向温度反演模型及其材料参数敏感性分析

三芯电缆中间接头热点温度的实时感知对研究电缆安全运行、温升及动态载流能力评估具有重要意义。因此,以10 kV三芯电缆中间接头为研究对象,针对不同型号中间接头的结构、材料及现场工艺分散性的实际情况,构建了电缆接头温度场仿真模型,分析了中间接头的温度场分布规律。建立了基于轴向热流的导体轴向温度统一反演模型。采用单因子变化与正交组合方式,分析了材料参数分散性对接头导体轴向反演模型的拟合度及灵敏度的影响。仿真结果表明,轴向温度反演模型的灵敏度系数和拟合优度变化均较小,对于不同结构、材料及现场工艺分散性具有较好的鲁棒性。

常泰长江大桥主航道桥索塔交叉锚固体系制造关键技术

常泰长江大桥主航道桥为主跨1208 m的钢桁梁斜拉桥,采用钢-混混合结构空间钻石型桥塔。桥塔上塔柱采用钢箱-核芯混凝土组合索塔锚固结构,内设多组钢锚箱与索导管形成交叉锚固体系。针对索塔交叉锚固体系钢锚箱及锚孔空间位置与斜交角度精确定位难度大、分段式索导管精确定位与同心度要求高等制造难点,在上塔柱制造过程中的零件下料、板单元制作、块体拼焊、块体水平预拼装工序环节,采用参数化建模、对称交替小线能量多层多道焊接工艺、块体整体机加工、专用测量工装定位等关键技术,对钢锚箱、锚孔及索导管空间位置与斜交角度进行精准控制,实现了全桥钢塔77个块体共1150个交叉锚固体系特征点的高精度定位(偏差值≤5 mm),有效保证了索塔交叉锚固体系的制造精度。

拱梁组合桥梁芯形区域施工受力特性研究

以拱梁组合桥梁芯形区域为研究对象,开展了该区域施工过程中的受力分析及圆盘式盘扣支架在竖向和水平不平衡荷载作用下的强度和稳定性分析,并针对芯形区域结构受力存在开裂的安全隐患这一问题,提出了增设临时拉索与圆盘式盘扣支架进行芯形区域施工的组合方案。研究结果表明:1)增加临时拉索能有效减小芯形区域上翼缘拉应力,改善上翼缘受力状态防止区域下部开裂;2)圆盘式盘扣支架与临时拉索组合施工,其中临时拉索可调节盘扣支架支撑下的区域施工应力及变形分布,其影响效果显著,且组合方案施工下的稳定性、强度及变形均在合理范围内。

数字式二次电缆对芯及故障检测仪的设计

在对现有技术方案和文献充分调研的基础上,结合行业需求和施工实际,提出了一种新型的数字式二次线缆对芯和故障检测仪的设计方案,提高了设备的抗干扰能力并完善了故障检测能力。实际应用证明,采用该方案制作的设备可在保证对芯和故障检测准率、可靠性的同时,显著提升工作效率,降低施工成本。

低碳背景下低压电动机电缆选型思路

目前低压电动机配电使用的4芯电缆比3芯电缆多出的1芯PE线在实际工程中往往并未发挥作用。GB 50217—2018《电力工程电缆设计标准》的实施首次提出了TN-S系统低压电动机配电宜选用3芯电缆的表述。通过解析新规范内容,结合实例对目前主流的低压电动机配电电缆的选型方案进行了对比分析,指出在合规和满足适用需求的情况下合理选用电缆,可实现节能和环保。

跟管取芯锚索成孔技术在深基坑支护工程中的应用

为了提高在深基坑支护工程勘察过程中获取地层信息的完整性,以建筑工程深基坑支护工程的某一建设场地为例,提出基于跟管取芯锚索成孔技术的建筑工程深基坑支护工程勘察方法。通过附加应力法,确定深基坑支护工程勘探深度,按照勘测范围布置工程勘探点,利用跟管取芯锚索成孔技术张拉锁定锚索,实现建筑工程深基坑支护工程勘察。最终获取的勘察结果与人工勘察结果相同,由此也证明了跟管取芯锚索成孔技术在获取地层信息方面具有较高的完整性,故其具有较好的应用效果。

石化企业35kV单芯电缆带电后屏蔽层数据在线全周期管理

因单芯电缆外径较小、质量较轻,电缆制造长度可以不受电缆盘与重力限制,其在石化企业的使用率越来越高。在单芯长度增加的同时,石化企业因护套层绝缘受损引发屏蔽层环流过大而造成的电缆事故时有发生,尤其对于连续生产的石化企业而言,电缆故障给企业带来了巨大的财产损失。因此,单芯电缆投运后对其屏蔽层运行状况进行全周期监测极为重要,通过分析某石化企业单芯电缆事故案例,从中找到发生事故的根本原因,进而探究35kV单芯电缆带电后屏蔽层数据在线全周期监测管理方法。

基于脉冲差分的单芯电缆护层接地诊断

高压单芯电缆护套绝缘的完整性对于保证电缆的设计容量、运行安全和提高电缆的使用寿命具有重要作用。电缆护套绝缘在线监测与定位有利于及时发现电缆早期故障,避免绝缘进一步恶化,保证供电系统的可靠性。通过检测电缆护套的环流来判断多点接地故障的存在,并采用脉冲反射法对故障点进行定位。为了解决电缆中间接头反射引起的故障反射波形混淆问题,提出了一种基于脉冲差分法的电缆护套接地故障测距方法。在ATP-EMTP中建立了变频电缆模型,验证了该方法能快速、准确地测量电缆护套接地故障距离。

基于RFID的铝芯电缆全寿命周期运维系统的设计与应用

传统的电缆运维系统不具备有效的跟踪记录手段,难以确定其故障位置,容易导致运维效率低下。为解决该问题,提出基于RFID的铝芯电缆全寿命周期运维系统的设计与应用。先选取部分硬件搭建系统硬件,再以此为基础,完成软件设计。通过实时监测电缆的状态,及时发现铝芯电缆故障。通过自动跟踪铝芯电缆的整个生命周期数据,为后期运维提供参考。一旦发现电缆故障,利用RFID技术快速定位故障位置,提高维修效率。此外,该系统还可以通过自动化控制自动派发运维工单,提高工作效率。结果表明,利用该系统检测铝芯电缆的故障位置时,检测精度高,能够准确找到故障位置,提高了运维效率。