摘要：为了结合海底电缆寿命周期特点、制定适用于近海风电场高压海底电缆的选型标准,以海缆传输容量大于风电场设计向外传输容量为约束条件,构建了包括购置、敷设、损耗、故障损失、运行维护以及回收净投资成本的海缆全寿命周期成本(LCC)模型,并以LCC等额年值最小作为选型标准。以国内某海上风电场海底电缆选型为案例进行计算分析。结果表明,购置、损耗、故障损失成本与自身LCC占比较重,最高分别达到26.4%、30.8%、62.0%;所有方案前期投资与自身LCC占比≤40%。当电压等级相同时,单芯海缆方案损耗成本至少比三芯海缆方案高出4.68×103万元;而当线芯数相同时,高电压等级故障损失成本至少比低电压等级海缆方案高出8.8×103万元;2回110 k V 3×500 mm2高压XLPE绝缘钢丝铠装海缆方案LCC等额年值(3.08×103万元/a)最小,该方案最优。

摘要：高压电缆线芯导体和金属护层互感是计算护层感应电压、环流和损耗的基础,是电缆线路设计和规划的重要参数。为提高感应参数的计算精度,该文采用毕奥-萨伐尔定律求解高压电缆线芯电流的磁感应强度,利用高斯定理求解波纹护套截面的磁通量,建立环形纹和螺纹护套的参数方程,确定以相距为护套厚度的内外曲面作为磁通量面积分的边界,推导出线芯与波纹护套的互感和等效直径方法误差的解析公式。以400mm^2、800mm^2、1200mm^2截面110kV高压电缆几何参数为算例计算,互感随护套厚度和压纹深度的增大而增大,随几何平均半径的增大而减小。解析解与数值解一致,等效半径方法计算得到的近似解比解析解小0.2%~0.3%。整数倍节距长电缆线路,环形纹和螺纹护套电缆互感相等,平滑护套电缆互感大于波纹护套。

摘要：采用机器人代替人工对电缆沟进行定期巡检是提高检测效率的有效方法。目前电缆沟检测机器人缺少近距离探测电缆的柔性机械臂,现有连续体机械臂存在运动范围有限、刚度低等缺陷。为此提出一种将刚性关节与变刚度连续体手臂相结合的软体机械臂构型。首先通过分析电缆沟的特点确定了机械臂的基本构型;然后详细设计了机械臂的升降关节、俯仰关节、横滚关节、变刚度连续体手臂及其驱动机构。连续体手臂采用气囊挤压阻塞片的结构,期望实现手臂的变刚度,提升承载力;接着采用D-H分析方法建立了机械臂的运动学模型,进行了运动学仿真。运动学仿真结果验证了所建模型的正确性,操作空间分析结果表明机械臂末端运动空间能够完整覆盖整个电缆沟。最后,根据本研究设计的机械臂结构研制了机械臂实物样机,通过变刚度实验验证了连续体手臂的变刚度能力;通过将机械臂置于电缆沟环境中运动,表明连续体手臂能够很好地伸入电缆之间狭小的空间中。

摘要：高压电缆终端铅封因安装质量不合格或在运行过程中受外力作用会出现孔洞、开裂或脱粘等缺陷,铅封表面曲率大,采用普通超声探头直接接触终端铅封表面检测铅封缺陷效率不高,缺陷回波信号信噪比低。为解决铅封缺陷无法有效检测的问题,提出了基于超声相控阵柔性水囊耦合的终端铅封缺陷无损检测方法,所提方法采用超声相控阵探头和柔性水囊耦合装置组成铅封缺陷检测系统。利用COMSOL有限元仿真软件建立铅封缺陷仿真模型,对超声相控阵探头检测参数进行设计和优化,对3种典型人工缺陷试样进行检测试验。结果表明:探头不同的声束偏转角度和聚焦距离会对缺陷检测结果造成影响,通过超声相控阵探头扇形扫描(S扫)图像和超声波脉冲回波反射(A扫)图像可以实现铅封缺陷定性分析和定量测量。该方法验证了采用柔性水囊耦合探头的超声相控阵终端铅封缺陷检测方法能够快速、直观地检测出铅封缺陷,为高压电缆终端铅封缺陷检测提供了一种新思路。

摘要：高压直流海底电缆耐压测试后需快速放电,以降低过电压对电缆内部绝缘性能的影响。该文针对长度为108 km的±400 kV交联聚乙烯海底电缆设计了一种电阻串联、逐级短接的快速放电系统。该系统面向从放电起始到结束的全过程,通过分析放电电阻电热场分布,实时计算了放电电阻注入与耗散功率,并设计了放电电阻规格,根据电阻最高耐受温度优化了海缆放电控制策略。仿真和实验结果得出,相比传统恒定电阻无短接的放电系统,优化后的系统能够将放电时间降低68.7%。电阻总阻值、总级数不变时,从电缆接入端开始电阻阻值逐级递增能够均衡化各电阻电场分布和发热功率,串联电阻上最高温度降低了13.2%,为高压直流电缆安全与快速放电提供理论支撑和样机系统。

摘要：电缆油终端在安装过程中由于施工工艺的原因会产生主绝缘划伤、半导电层尖端、绝缘层杂质及铜屏蔽网缺失等典型缺陷。建立终端电-热耦合仿真模型,研究典型缺陷下缺陷处电场及温度分布特征。结果表明:缺陷的存在会导致场强增大,半导电层尖端使场强增大了6.72倍,其引起的场强畸变最为严重,主绝缘划伤和绝缘层杂质分别导致缺陷处场强增大了1.57倍和1.26倍,铜网缺失使场强略微增加,同时缺陷尺寸大小及位置对场强分布均有不同程度的影响。缺陷的存在也会引起终端温度升高,主绝缘划伤、半导电尖端和绝缘层杂质分别使缺陷处温度升高1.94、1.6和1℃,铜网缺失时缺陷处温度升高8.7℃,缺陷处温度会随着环境温度的增高而升高。研究结果可为电缆油终端绝缘设计提供依据。

摘要：海上风电场需要对所使用的高压XLPE绝缘海缆方案的稳定性能以及故障损失风险进行评估,但目前国内外尚无应用在此领域中可靠性评估的实用方法。结合近海风电场海底电缆传输系统多种故障状态的特点,建立海底电缆的故障树模型和马尔可夫可修系统可靠性评估模型。最后,以国内某海上风电项目为案例进行分析,计算结果显示：三种方案的稳态无故障状态概率分别为97.5%、96.7%、97.4%;年传输容量期望计算值分别为1.9496×10^2、1.9673×10^2、1.9496×10^2MW;年故障损失成本期望值分别为2.51×10^3、1.77×10^3、2.61×10^3万元。根据计算结果可知,方案1无故障状态概率最大,但是三方案中,年传输容量和故障损失成本期望计算值对比分析,方案2（2回110 k V三芯高压XLPE绝缘交流钢丝铠装海缆）较优。实例表明,近海风电场高压XLPE绝缘海底电缆传输系统的可靠性评估需考虑其不同的故障状态,马尔可夫可修系统模型能够根据海缆传输系统不同的故障状态,从传输容量和故障损失成本的角度优化海缆的设计方案。

摘要：高压与超高压交联电缆金属护套与电缆线芯之间的缓冲层是电缆的重要组成部分。近年,国内交联聚乙烯(XLPE)高压电缆线路故障中多次出现缓冲层放电现象。文中总结国内电缆缓冲层设计经验,分析不同类型高压电力电缆缓冲层作用,总结缓冲层半导电材料、长期进水运行、缓冲层设计缺陷等可能放电原因,通过分析三起高压电缆缓冲层放电典型案例,说明缓冲层设计的缺陷隐患及缓冲层放电问题原因,对电缆设计及电缆故障分析提供有效参考。

摘要：三相同轴高温超导电缆会受到电力系统中短路故障电流冲击,产生大量热,并可能被损坏。通过采用超导电缆各层的电流分布解析算法和温度分布数值计算法,构建了电缆仿真分析模型,包含电路模型、热模型和电热耦合模型。对10 kV/1.5 kA三相同轴高温超导电缆在20 kA,持续0.21 s故障电流冲击时的电流、电阻和温度分布进行计算。结果表明,在故障时间内,伴随着温度的上升,电缆各相等效电阻逐渐上升和电流逐渐下降。电缆三相同时短路时超导层的温度上升最大,温度最高可达131.1 K。电缆单相或两相短路时通过中性线的电流最大。分析结果为电缆的参数优化和保护运行系统的装置设计提供了参考依据。

摘要：随着城市化发展进程加快,大容量、长距离、大截面电力电缆线路在各大城市输电网络中的应用规模逐年增加。而目前传统电缆设计段长有限,单位长度内电缆接头数量相对较多,导致工程投资增加的同时,电力电缆线路运行故障概率也随之上升。文中从大长段电力电缆设计、交接试验、运维等环节出发,针对大长段电缆感应电压计算、电压限制器要求、局放信号衰减等影响因素,对高压电力电缆增加段长关键技术进行可行性分析,同时以国内首次敷设220 kV 1450 m的电缆应用工程为例,为今后大长段电缆工程实际应用提供理论依据和相关数据。