两芯高压直流海缆的经济性及施工可行性分析

本工作结合我国已投运的3个高压直流海底电缆工程,以直流海缆的原材料成本和敷设成本作为典型经济性指标,针对3个工程项目的两芯直流海缆结构,经过成本对比可知采用两芯直流海缆的原材料成本增加,敷设成本减少,其中海捆型海缆原材料成本增加约13%~20%,敷设成本减少约22%~34%,护绞型海缆成本增加约25%~38%,敷设成本减少约13%~24%,随着电压等级和敷设距离的增加,两芯直流海缆经济性逐渐提高。针对±525 kV 3000 mm^(2)海捆和护绞两种特高压、大截面型式海缆,考虑设备尺寸和承载等方面,通过电缆敷设船上的设备能力计算分析,可知目前国内外船舶能力暂不满足需求,两芯特高压大截面直流海缆的施工可行性需要进一步提高。

脱气处理对高压XLPE绝缘直流电缆空间电荷影响研究

为了研究脱气处理对高压XLPE绝缘直流电缆空间电荷的影响,文章采用气相色谱检测和空间电荷测试两种方法对不同除气阶段样品进行测试分析。气相色谱检测结果表明,甲基苯乙烯是较为容易脱出的交联副产物,苯乙酮较难脱出;空间电荷测试结果表明,随着脱气时间的增加,试样中积累的电荷逐渐以负电荷为主,没有观察到两电极附近均积累异极性电荷的情况。采用全尺寸空间电荷测试对脱气后成品电缆进行检测,结果表明,直流电缆在500 kV电压下绝缘内部空间电荷注入不明显,电缆绝缘具有较好的抑制空间电荷能力。脱气处理能够有效改善高压XLPE绝缘直流电缆空间电荷分布,提高电缆使用寿命。

220kV XLPE绝缘海缆脱气效率和低碳性研究

采用红外光谱法和气相色谱法分别对一种新型快速脱气型220 kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘海缆的交联副产物进行测试和脱气效率研究,并与常规脱气型XLPE绝缘海缆制造过程中的碳排放进行对比,结果表明:(1)新型220 kV XLPE绝缘线芯内部含枯基醇、苯乙酮、甲烷副产物量随着脱气时间的增加迅速降低并趋于稳定,相比常规220 kV XLPE绝缘海缆线芯,脱气效率可提升60%~80%;(2)不同绝缘位置副产物去除效率有所差异,相同脱气时间下,绝缘中部含副产物量要显著高于其他位置,绝缘外层含副产物量最低,含副产物量在脱气一段时间后将趋于平衡;(3)相同规格海缆生产制造过程中,新型220 kV XLPE绝缘海缆相比传统220 kV XLPE绝缘海缆能耗和碳排放可降低21%以上。

大长度层绞式海底光缆及其过渡接头研究

与传统中心管式海底光缆相比,层绞式海底光缆可以容纳更多的光纤芯数,但由于成缆设备装盘容量的限制,层绞式海底光缆无法实现大段长连续生产。为此本工作提出了一种大长度层绞式海底光缆及其过渡接头,通过对过渡接头进行拉力试验、曲挠试验、扭转试验及耐静水压试验,验证了过渡接头的性能;通过对层绞式海底光缆过渡接头处进行拉伸、冲击、压扁、反复弯曲、张力弯曲、温度循环等试验,验证过渡接头对层绞式海底光缆性能影响。试验结果显示,含过渡接头的大长度层绞式海底光缆其各项性能均符合标准要求,满足工程应用需求。

三芯高压直流海缆结构设计及性能研究

基于三芯交流海缆及单芯直流海缆的结构特点,对三芯高压直流海缆进行结构设计,采用有限元法对单芯直流海缆和三芯直流海缆进行机械性能和电气性能仿真。结果表明,三芯直流海缆敷设深度是单芯直流海缆的78%;在特定工况下,三芯直流海缆正常运行时载流量为单芯直流海缆的83%,在极性缆一级故障情况下另一根极性缆可与回流缆配合进行电能传输,输送容量可达到单芯海缆正常运行时的73%;三芯直流海缆占用路由宽度是单芯直流海缆的50%,敷设次数仅为单芯直流海缆的33%。综合考虑三芯直流海缆可降低敷设成本,提升海洋资源利用,是未来发展趋势。

双极性海底光缆关键技术研究

与传统单极性海底光缆相比,双极性海底光缆具备两条独立的供电线路,可以实现同时对两个不同的水下系统单独供电。围绕解决双极性海底光缆的关键技术,研究双极性海底光缆结构设计,重点突破双极性海底光缆的绝缘结构设计技术、接续技术、测试技术等关键技术,研制双极性海底光缆及其配套注塑接头盒,填补国内空白。

交联副产物在交联聚乙烯绝缘高压直流海缆中分布及对空间电荷特性研究

为研究XLEP直流海缆中交联副产物的存在分布和含量情况,并掌握其对绝缘空间电荷特性有何影响,本文通过傅里叶红外光谱测试和PEA测试系统针对不同脱气情况的±400kV直流海缆开展研究。

边际油田集束海缆的滤波及防串音特性

为了实现更高的经济效益,边际油田多采用“一对多”的IEESP系统进行石油开采工作,集束海缆是该系统中重要设备。IEESP系统中,变频器开关器件快速通断使得输出信号中存在许多高频谐波分量,其中最突出的是VSI系统中的高dv/dt信号与CSI系统中的高di/dt信号,这两类信号在经过长距离电缆的传输后将分别带来电机输入端过电压问题和不同线组之间的串音干扰问题。利用有限元法结合均匀传输线定理,对集束海缆的滤波特性进行探究可知:对于信号中10 kHz及以上高频成分,当集束海缆长度超过15 km时,滤除效果即超过了99%,对于1 MHz及以上级别的高频信号,电缆长度为1 km时其滤除效果便超过99%,即随着长度的积累,电缆依靠自身滤波效应便能够对高dv/dt信号及其附带产生的各类高频信号进行有效滤除。利用COMSOL Multiphysics建立三维有限元模型,对9芯集束海缆中串音干扰最严重的线组进行有仿真计算可知:尽管集束海缆中的金属屏蔽层无法有效屏蔽信号中的低频成分,但对1000 Hz以上高频信号所产生的电磁波屏蔽效果却十分突出,且随着频率升高其屏蔽效果愈发明显,即金属屏蔽层能够有效抑制集束海缆高频串扰现象的发生。