动态海缆机械性能有限元分析

为探究动态海缆在剧烈交变环境载荷下的疲劳寿命,基于环境载荷响应,开展动态海缆系统的整体分析。基于有限元方法,研究海水中悬浮的动态海缆在服役过程中承受的极端载荷,分析破断力和侧压力工况,提取关键部位的应力、应变分布并进行校核。研究结果可为动态海缆材料选型、结构优化以及疲劳分析和测试提供理论依据。

海缆铠装结构锚固性能有限元分析

基于有限元显式算法,通过预紧、加载载荷作用次序,研究海缆铠装层的锚固结构在工作载荷和破断力下的承载能力,并对影响锚固性能的参数进行敏感性分析.数值仿真结果显示:在破断力作用下,法兰内壁与钢丝接触位置产生明显压痕,钢丝断裂位置发生在钢丝在锚固出口位置.增加锥形锚固的内锥角可降低钢丝轴向拉伸量,减缓法兰的不利应力.同时.在较低摩擦因数下具有较大内锥角的接头盒依旧具有良好的机械性能.所设计的内锥形锚固维修接头盒能满足施工过程中的最大拉伸载荷要求.

高压直流陆缆及海缆用大截面型线导体纵向阻水方式研究及验证

为了确定最优的阻水填充材料和阻水方式,以开发高压直流陆缆及海缆用大截面纵向阻水型线导体,分别对选用的半导电阻水带和阻水胶进行阻水效果测试,并模拟电缆生产过程中导体受热情况进行了250℃下的热重性能测试(TGA),最后分别在2 MPa水压下作用10 d时间及1 m水柱下进行10次热循环的测试条件下对填充阻水带和阻水胶的3 000 mm2型线导体绝缘线芯开展纵向透水试验。阻水效果测试表明,阻水带膨胀速率和膨胀高度分别为11.5 mm/1 min及15.5 mm/5 min,均满足JB/T 10259—2014的要求;固化阻水胶在不同水压下浸泡一周后形态仍保持稳定。热重性能测试(TGA)结果显示:阻水胶和阻水带在测试条件下均未出现明显的重量损失,热稳定性能均满足电缆的生产需要。纵向透水试验结果表明:阻水带型导体在2 MPa水压作用下10 d时间的测试条件下透水距离为7.2 m,在1 m水柱下进行10次热循环的测试条件下透水距离为0.9 m,而阻水胶型导体在上述2种条件下均发生了全部长度的透水。通过检查样品发现:阻水胶型导体各层单丝外表面虽然附着了阻水胶,但是同样可见较多水珠,最可能的原因为单丝绞合时阻水胶的填充工艺不完善,从而造成阻水胶型导体内存在供水分沿纵向渗透的通道。阻水带型导体铜单丝缝隙中有大量膨胀后的阻水颗粒分布,阻止了水分纵向渗透,因此可以满足高压直流陆缆及200 m及以下水深直流海缆工程的使用需要。

交联聚乙烯绝缘海底电缆在中国海洋风电建设中的典型应用和发展前景

针对交联聚乙烯绝缘海底电缆在我国海洋风电的应用情况,首先介绍了中压交流海底电缆在海洋风电中的示范性应用,概述了三芯高压交流海缆的技术性突破及电压等级由35 kV向110 kV和220 kV发展过程中的结构改进和性能升级情况,对比分析了三芯海缆与单芯海缆制造成本的差异,并简述了柔性直流海缆的产品特点和绝缘结构设计方法。最后结合未来海洋风电向大容量、远海建设的趋势,提出了交联聚乙烯绝缘海底电缆应用比重向湿式结构阵列海缆和高压柔性直流海缆发展的展望。

66kV抗水树XLPE绝缘轻型海底电缆研制

介绍一种额定电压66 kV抗水树XLPE绝缘轻型海底电缆的研制方法。通过对模型电缆进行工频电压和雷电冲击电压击穿性能测试,按照CIGRE TB 722:2018规范对研制样品进行500 Hz/3 000 h、 50 Hz/8 750h、50 Hz/17 500 h 3种湿式绝缘质量鉴定试验,按照CIGRETB490:2012和CIGRETB623:2015规范对研制产品进行型式试验,试验结果完全满足设计规范要求。在未来的深远海、大功率海上风机互联阵列海缆选型中,66 kV抗水树XLPE绝缘轻型海底电缆可以完美替代35 kV XLPE绝缘海底电缆。

高压直流挤包绝缘海陆复合电缆温度场及空间电荷分析

高压直流电缆运行过程中会在绝缘层内产生空间电荷,导致电场畸变,甚至绝缘击穿。为了研究电缆实际运行中空间电荷的影响,本研究利用有限元仿真获得了高压直流海陆复合电缆在额定电流、最大稳态电流和短时过载电流情况下的温度场。根据仿真结果,在空间电荷测试中分别设置10、20、40℃的温度差,分别模拟400 kV高压直流电缆在不同工作条件下的温度场。结果表明:在额定电流下XLPE绝缘层两侧温度差为8.1℃;最大稳态电流下XLPE绝缘层两侧温度差为18.7℃;短时过载1 h情况下,XLPE绝缘层两侧温度差为61.1℃;短时过载36 h情况下,XLPE绝缘层两侧温度差为41.1℃。实验结果显示温度梯度会使XLPE阳极低温侧产生异极性电荷积聚,使电场发生畸变。通过对畸变电场进行校正计算,发现最大电场畸变率随平均场强呈线性关系。随着温度梯度的增加,电场畸变率也在增大。在温度梯度40℃和外施场强50 kV/mm下,最大电场畸变率为1.68。

等传输容量铜、铝导体海缆技术经济性比较

针对铜资源日益紧张造成电线电缆行业原材料成本压力的问题,分析铜、铝材料性能差异,完成等传输容量下铜、铝导体截面换算,依据现有生产工艺,采用解析法,完成铜、铝导体海缆参数计算,对比分析铜、铝导体海缆的技术经济性,进一步研究铝导体连接性能。结果表明:等传输容量条件下,铜、铝导体海缆单位质量近似相等,两者损耗及短路电流特性相近,铜导体海缆材料成本为铝导体海缆的110%~180%,采用交流氩弧焊可使铝导体接头具备良好电气与机械性能,铝导体海缆经济性更优。

扁钢丝铠装光纤复合海缆拉伸试验与仿真分析

随着海洋电力传输的快速发展,扁钢丝铠装型海缆将具有潜在的应用前景。利用研制的扁钢丝铠装光纤复合海缆样品开展拉伸试验及有限元仿真研究,分析了海缆敷设时的受力情况。结果表明:1)海缆伸长率随敷设拉力增加而增大,拉伸端铠装钢丝会产生沿自身方向的旋转和应力释放,仿真后海缆伸长率、拉伸刚度等结果与试验基本一致,结果具有可参考性;2)相比于其他结构,内垫层和外被层应变变形较大,最大应变值比内部线芯大1~2个数量级,可对内部线芯起到良好的缓冲保护作用;3)结合实际试验和仿真结果,光单元钢管最大应变为海缆整体最大应变值的8.5%,处于加载区域,中间段平均应变量级与内部线芯一致。实际拉伸测试光单元附加衰减<0.05d B,符合标准要求,结果表明扁钢丝铠装型海缆敷设时最大拖拽力对光单元的性能无影响;4)海缆拉伸过程中,端部会产生较大的变形波动和应力集中效应,实际施工敷设时需加以防护。海缆内部各层应力、应变变化趋势与圆钢丝铠装型一致,表明2种铠装形式海缆抗拉性能基本一致。

大长度500kV XLPE超高压海底电缆关键技术研究

大长度超高压500 kV XLPE绝缘交流海底电缆的生产工艺控制与220 kV及以下电压等级交流海缆有较大区别,着重介绍了500 kV超高压海底电缆的连续大长度绝缘挤出工艺、厚绝缘除气技术、铜丝铠装和试验验证等关键技术的研究。

子母管结构中海缆涡激振动特性研究

采用流固耦合分析方法,对某海洋石油开采项目采用的子母管结构进行涡激振动特性研究,并与相同海缆在自由悬跨状态下振动特性进行比较。数值仿真结果显示,受母管影响,子母管中海缆由于涡街效应产生的升力振幅随时间变化不一致,而单根海缆升力幅值稳定;子母管中海缆产生的拖曳力高出单根海缆65%,振动幅值加大,并且沿整根海缆尾流中湍动能分布呈现随机性,导致水动力沿整根海缆分布不均匀。提取海缆升力与垂直水流方向振幅进行比较,发现涡激升力是导致垂直方向振动的主要原因。子母管中海缆在水流阻力和涡激升力共同作用下产生较大的位移和应变,应进一步调整夹具间距和剩余张力来减缓海缆疲劳损伤。

海上风电场电力传输与海底电缆的选择

根据近两年我国海上试验风电场和国外风电场对海底光电复合缆的性能要求和应用经验，重点阐述了海上风电场电力传输模式和海底光电复合缆的设计选型及结构形式。

浅析我国海底电缆标准的修订方向

介绍了国内外海底电缆标准的基本情况,提出了未来我国海底电缆标准修订时可增加额定电压66 kV等级海底电缆技术要求、减小绝缘和护层尺寸、“干式”设计和“湿式”设计判定测试、湿式绝缘鉴定试验、腐蚀性能测试、工程特殊和特定测试等要求。

珠海桂山海上风电高压海底电缆生产工艺与试验技术研究

大长度三芯高压海底光纤复合电缆在生产工艺、检测等方面与中低压海缆有较大的区别,现着重对大长度高压海缆的连续大长度挤出工艺、电缆和光缆成缆绞合以及海缆主要性能试验等关键技术进行论述。

响水近海风电三芯220kV光纤复合海底电缆的设计及制造

响水海上风电场是我国第一个使用三芯220 kV交联聚乙烯绝缘海底出线电缆的工程。介绍了该项目所用光纤复合海底电缆的设计、制造与检验。

国内外海底电缆发展现状及未来发展趋势

近年来国内外海上风电事业进入蓬勃发展期,海底电缆作为海上风电场输变电系统的关键部分,也得到了迅猛发展。本文介绍了国内外海底电缆的发展现状,分析了基于未来国内外海上风力发电的发展对海底电缆需求的促进作用,提出66 kV乃至90 kV海上风电阵列海缆、超高压(500 kV及以上)直流海缆和中高压动态海缆是未来行业内各海缆厂家重点关注内容。

基于深度学习在海缆表面缺陷检测中的应用

传统的海缆表面缺陷检测是通过人工观察的方式,易出现高错误率、速度较慢等现象。为此,文章提出了一种基于深度学习在海缆表面缺陷检测的系统。为了提高整体的检测效率,该系统通过Faster-RCNN网络对图片缺陷进行检测。为了减小模型的复杂程度,采用了RPN Loss+FastRCNNLoss的联合训练方法,通过一次的反向传播更新模型参数。同时,为了增强模型对海缆表面缺陷的检测能力,在主干特征提取网络部分,利用Resnet50中四个不同阶段的特征层构建特征金字塔网络,以适应不同缺陷的检测。实验结果表明,缺陷检出率达到98%,分类准确率达到97.9%。经过验证,该系统检测效果优于传统方式,可以满足工业化生产要求。

全海深ROV脐带缆动力传输验证及温度场研究

全海深ROV脐带缆是全海深缆系ROV作业体系中动力和控制命令传输的主干生命线,具有结构尺寸小型化、大长度大水深、高电压大功率传输等特点,在工程使用中,脐带缆面临线路功耗大、散热不佳、末端电压变化大等不利影响。本文研究了全海深ROV脐带缆的动力传输设计及传输试验验证,并基于其存储及工作方式,研究脐带缆在绞车上的温度场特性,提高脐带缆在全海深工况下运行的安全性及可靠性。

交流单芯海底电缆接地回路电阻对金属护套电流分布特性的影响

对一起220 kV海缆终端因接地结构局部过热导致主绝缘击穿的事故进行分析。采用ATP-EMTP电磁暂态模拟软件,研究金属护套和铠装接地结构部件在不同接触电阻下的接地电流分布。结果表明,海缆系统正常运行时护套和铠装的接地电流分配主要受两者接地回路电阻比值的影响。搭建接地缺陷仿真模型,验证了铠装与海缆铅合金护套短接是造成护套层接地回路电流增大的设想,并据此对海缆接地结构和接地方式提出了针对性的改善措施,相关结论可为220 kV及以上的海上风电场单芯海缆线路系统的接地结构设计及接地方式选择提供相应的工程指导建议。

中天与海军工程大学签订科研合作协议

2007年5月9日，中国人民解放军海军工程大学电子工程学院副院长曹水与中天科技海缆有限公司总经理薛驰共同出席了《海底光缆相关性能合作研究协议》签字仪式并签字。根据协议，海军工程大学海缆通信技术研究中心将与中天海缆公司共同开展海缆抗侧压等关键性能的研究。

大长度海底光电复合缆运输动态载荷计算分析

随着国家"一带一路"的号召,越来越多国内海缆生产型企业开始"走出去"承接跨国工程,海底光电复合缆因其价值高,安装难度大,维修成本高,一直被认为是电缆行业中的金字塔;在跨国大长度海缆项目上,如何保证海缆在长距离运输过程中的安全性成为众多业主和总承包单位关注的问题,基于此,本文以中天科技海缆承接的欧洲海上风电海缆总承包工程项目为背景,结合船级社规范对不同海况下的动态加速度,将海缆从中国运输至欧洲的过程进行了动态载荷计算分析,给大长度海缆长距离运输提供了理论参考价值。