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高压XLPE电缆阻水缓冲层电–热场分析及模拟烧蚀试验研究 被引量:42
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作者 刘英 陈佳美 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期1260-1270,共11页
近年来,高压交联聚乙烯波纹铝护套电缆中由于阻水缓冲层烧蚀引发的故障屡见不鲜,且烧蚀部位多集中于缓冲层与铝护套紧密接触位置。为充分了解烧蚀故障的成因机理,对故障检测与预防提供理论与数据支撑,该文首先通过电–热场耦合仿真,探... 近年来,高压交联聚乙烯波纹铝护套电缆中由于阻水缓冲层烧蚀引发的故障屡见不鲜,且烧蚀部位多集中于缓冲层与铝护套紧密接触位置。为充分了解烧蚀故障的成因机理,对故障检测与预防提供理论与数据支撑,该文首先通过电–热场耦合仿真,探究电缆中径向电流分布规律及由电流不均导致的缓冲层局部温升特性,并开展模拟烧蚀试验,观察干燥及受潮带材在电流作用下的不同烧蚀表现,推导缓冲层损伤机理。仿真结果表明,缓冲层与铝护套紧密接触位置存在电流集中现象,电流密度峰值随不接触长度增加而增大,可达1×10^(3)A/m^(2)以上,造成的局部温升也随之增加。在缓冲层受潮时温升更为显著,当接触不良长度达到1或2m时,温升可超过47℃及155℃。试验测得铝电极与缓冲层接触位置不同烧蚀状态对应的特征温度,烧蚀起始温度约为165℃。最终,通过缓冲带材耐热性能测试及与前述结果的对应性分析,有效验证了实际电缆线路中发生缓冲层局部热烧蚀的可能性,对于优化电缆结构、提高故障预防与检测能力,保障电网安全稳定运行具有重要意义。 展开更多
关键词 阻水缓冲层 电流集中 局部温升 模拟烧蚀实验 电–热场分析
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高压XLPE电缆阻水缓冲层烧蚀机理研究 被引量:1
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作者 刘青 焦宇阳 +4 位作者 尚英强 郑天宇 刘明亮 朱梦瑶 李欢 《绝缘材料》 北大核心 2025年第3期99-108,共10页
为研究高压电缆阻水缓冲层的烧蚀机理并揭示其临界条件,本文测定不同含水率下阻水缓冲层材料的介电性能参数。通过构建基于重力影响的三维非轴对称皱纹铝护套结构电缆几何模型,开展电-热-流多物理场耦合有限元仿真,并结合恒流模拟烧蚀... 为研究高压电缆阻水缓冲层的烧蚀机理并揭示其临界条件,本文测定不同含水率下阻水缓冲层材料的介电性能参数。通过构建基于重力影响的三维非轴对称皱纹铝护套结构电缆几何模型,开展电-热-流多物理场耦合有限元仿真,并结合恒流模拟烧蚀试验系统进行试验验证,实时监测烧蚀过程中的电压和温度变化特征。结果表明:接触不良与受潮是引发烧蚀的必要条件,当铝护套与缓冲层接触不良时,接触良好位置附近的空隙处会产生电场集中,含水率达到5%时即可引发局部放电。接触良好区域的缓冲层因容性电流集中产生局部温升,含水率达到25%时局部温度可达烧蚀起始阈值。从试验结果可以看出,烧蚀现象仅在铝电极与缓冲层接触不良时发生,接触良好时仅出现电化学腐蚀。电化学腐蚀会产生高阻白色粉末,使得电压和温度稳定上升,伴随局部放电的发生,此时电压最高可达147 V,温度最高可达187.8℃,导致缓冲层部分聚酯纤维熔断,进一步引发电流集中,最终导致阻水缓冲层材料的热击穿。 展开更多
关键词 XLPE电缆 缓冲层烧蚀 电-热-流仿真分析 模拟烧蚀试验 局部温升
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聚磷腈复合材料的烧蚀数值仿真
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作者 常凯 秦岩 +5 位作者 王江 邹镇岳 王明超 傅华东 蔺自斌 任雯君 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期675-684,共10页
聚磷腈(PDPP)弹性体具有优异的阻燃性、抗小分子迁移能力和低发烟量特性,在固体火箭发动机内绝热层中具有潜在应用价值。为预测PDPP复合材料的耐烧蚀性能,首先利用热重曲线计算PDPP复合材料的热解反应动力学参数,然后基于阿伦尼乌斯方... 聚磷腈(PDPP)弹性体具有优异的阻燃性、抗小分子迁移能力和低发烟量特性,在固体火箭发动机内绝热层中具有潜在应用价值。为预测PDPP复合材料的耐烧蚀性能,首先利用热重曲线计算PDPP复合材料的热解反应动力学参数,然后基于阿伦尼乌斯方程、傅里叶热传导方程和达西定律建立复合材料的烧蚀模型,最后使用COMSOL软件对复合材料的烧蚀过程进行数值仿真,预测复合材料在给定工况下的温度分布、热解程度分布、孔隙压力分布、热解气体质量通量分布和烧蚀表面退移。结果表明,计算所得线烧蚀率为0.067 mm/s,与氧-乙炔试验结果对比误差为11.7%。PDPP复合材料烧蚀过程中的温度分布会影响基体的热分解反应,使热解层的位置逐渐向底面移动,相应地最大孔隙压力和热解气体质量通量区域逐渐向材料内部移动且两者数值逐渐减小。 展开更多
关键词 聚磷腈复合材料 绝热层 热解动力学 烧蚀模拟
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单组份硅橡胶基修复剂的高压电缆缓冲层缺陷修复及可靠性研究
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作者 葛洲 武康宁 +6 位作者 赵鸽 张浩然 张可 高建 李博达 任志刚 李建英 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第12期4917-4926,I0033,共11页
近年来,高压电缆缓冲层烧蚀缺陷频繁出现,严重威胁了电缆的安全运行,因此亟需烧蚀缺陷的修复技术。为修复烧蚀缺陷,制备了一种单组份半导电硅橡胶基修复剂。通过真型电缆模拟烧蚀实验,结合有限元仿真,研究修复剂的修复效果与机理。通过... 近年来,高压电缆缓冲层烧蚀缺陷频繁出现,严重威胁了电缆的安全运行,因此亟需烧蚀缺陷的修复技术。为修复烧蚀缺陷,制备了一种单组份半导电硅橡胶基修复剂。通过真型电缆模拟烧蚀实验,结合有限元仿真,研究修复剂的修复效果与机理。通过电化学与元素分布测试,分析了修复剂对铝护套的腐蚀性及其与屏蔽层的相容性。结果表明,修复后缓冲层体积电阻率满足行业标准的要求。注入修复剂的缓冲层在模拟烧蚀后未出现烧蚀痕迹,且导电性能保持稳定。修复剂有效改善了缓冲层中的电流集中与电场畸变。缓冲层最大电流密度由烧蚀后的40.40 A/m^(2)降至0.05 A/m^(2),气隙最高场强由7.91×10^(4)kV/m降至1.39×10^(-2)kV/m,有效地消除了缓冲层烧蚀隐患。此外,铝在未固化修复剂中的腐蚀速率仅为5.4×10^(-3)mm/a,固化修复剂包覆处理的屏蔽层表面Si元素含量仅为1.0%。因此修复剂的注入不会引发铝护套电化学腐蚀和屏蔽层的溶胀,表明该修复剂在高压电缆中具有高可靠性。研究结果对实际电缆缓冲层烧蚀缺陷修复具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 高压电缆 缓冲层烧蚀 修复剂 模拟烧蚀实验 电场仿真 电化学腐蚀
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径向电流集中诱发的高压交联聚乙烯电缆缓冲层烧蚀研究 被引量:23
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作者 刘宏亮 刘若溪 +4 位作者 赵西元 任志刚 陈平 李华春 高景晖 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2021年第8期94-101,共8页
为研究皱纹铝护套高压交联聚乙烯绝缘电缆缓冲层烧蚀机理,首先,通过对发生烧蚀的110 kV XLPE绝缘电缆进行故障分析,提出电缆径向电流集中是导致烧蚀故障的原因。其次,建立故障电缆的仿真模型,计算缓冲层与皱纹铝护套接触部分的电流密度... 为研究皱纹铝护套高压交联聚乙烯绝缘电缆缓冲层烧蚀机理,首先,通过对发生烧蚀的110 kV XLPE绝缘电缆进行故障分析,提出电缆径向电流集中是导致烧蚀故障的原因。其次,建立故障电缆的仿真模型,计算缓冲层与皱纹铝护套接触部分的电流密度最大值及其分布情况,并通过模型试验与公式计算验证仿真结果,发现皱纹铝护套波谷嵌入缓冲层的深度和缓冲层体积电阻率影响着径向电流的大小与分布。最后,通过设计模拟试验,证明径向电流集中是导致缓冲层烧蚀的原因之一,并在恒温箱中对模拟烧蚀试验的环境条件进行控制,通过偏光显微镜对比试验样品和烧蚀铝护套的表面形貌。结果表明:模拟烧蚀试验中发生的烧蚀过程与实际故障电缆中的烧蚀过程相同,且随着缓冲层中电流密度最大值的增大,烧蚀的起始时间缩短。本文揭示了皱纹铝护套烧蚀故障径向电流集中的物理机理,为相关故障诊断及防护提供了理论和试验依据。 展开更多
关键词 高压XLPE绝缘电缆 缓冲层烧蚀 径向电流集中 模拟烧蚀实验
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高压断路器弧触头动态接触电阻研究 被引量:12
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作者 刘北阳 傅中 +4 位作者 刘春 臧春艳 汤国龙 杨景刚 刘媛 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期43-51,共9页
SF_6高压断路器触头间的动态接触电阻是反映SF6高压断路器弧触头烧蚀程度的一个重要参数。研究弧触头动态接触电阻与弧触头的烧蚀程度之间的关系具有重要意义。基于电接触理论,建立了一个弧触头动态接触电阻仿真的理论模型。通过开断过... SF_6高压断路器触头间的动态接触电阻是反映SF6高压断路器弧触头烧蚀程度的一个重要参数。研究弧触头动态接触电阻与弧触头的烧蚀程度之间的关系具有重要意义。基于电接触理论,建立了一个弧触头动态接触电阻仿真的理论模型。通过开断过程中的弧触头受力情况分析,得出在八触指自力型弧触头模型中,电流小于2 k A时,可忽略各种电动力的影响,只考虑触指接触压力的影响。在这个假设下,文中首次建立了简化的弧触头动态接触电阻的仿真模型。与大量弧触头模拟烧蚀试验结果对比,文中所提出的弧触头动态接触电阻仿真模型,在弧触头接触行程为15 mm以后,仿真结果与试验结果吻合度较高。 展开更多
关键词 弧触头 模拟烧蚀 动态接触电阻 接触电阻仿真
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