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基于磁感应联合加热的高压海缆工厂接头制备技术 被引量：1
1
作者 李震 郑海峰 +4 位作者 陈俊岐 叶成 张振鹏 赵洪 张伟超 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期820-835,共16页
目前国内外电缆厂家制备工厂接头多采用经典模具单向加热技术(简称单向加热),虽然部分厂家已对磁感应联合加热技术(简称联合加热)进行应用,但对接头处的温度分布与绝缘性能研究甚少。该文对联合加热与单向加热进行电磁-热仿真计算,根据... 目前国内外电缆厂家制备工厂接头多采用经典模具单向加热技术(简称单向加热),虽然部分厂家已对磁感应联合加热技术(简称联合加热)进行应用,但对接头处的温度分布与绝缘性能研究甚少。该文对联合加热与单向加热进行电磁-热仿真计算,根据仿真策略进行试验,并取试样进行界面观测,且对电学性能、交联程度与力学拉伸性能进行对比测试。研究结果表明,通过仿真分析,联合加热中感应线圈向接头区域传递的热流密度远高于金属模具,将预热-交联阶段耗时由单向加热的10 h降低至3 h 20 min,显著提高了加热效率,并使加热区域达到合理温度范围;在联合加热中,与单向加热相比,本体绝缘与恢复绝缘之间的过渡区域宽度明显下降,熔合纹界面质地有所提升,过渡区域绝缘电树枝起始电压升高,在0.2 MPa条件下,过渡区域绝缘热延伸伸长率明显下降,且过渡区域绝缘的力学拉伸性能有所提升。联合加热中,过渡区域绝缘的界面质地、电学性能、交联程度与力学拉伸性能均有所提高的关键性因素是过渡区域绝缘界面的融合性相比于单向加热有所提升。 展开更多
关键词 海缆工厂接头 热流密度 界面观测 电树枝 热延伸 力学拉伸
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基于EMTP的三芯海底电缆线路序参数的计算与分析 被引量：1
2
作者 王晓彤 项祖涛 +3 位作者 杨大业 杜宁 赵囿林 郦洪柯 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4942-4950,共9页
三芯海底电缆线路常用于海上风电的送出。在相关的规划设计和仿真分析中,三芯海底电缆线路的序参数是基础之一。基于电磁暂态仿真程序EMTP,以1条截面为3×500 mm^(2)的220 kV海底电缆线路为例,对三芯海底电缆线路的序参数进行了计... 三芯海底电缆线路常用于海上风电的送出。在相关的规划设计和仿真分析中,三芯海底电缆线路的序参数是基础之一。基于电磁暂态仿真程序EMTP,以1条截面为3×500 mm^(2)的220 kV海底电缆线路为例,对三芯海底电缆线路的序参数进行了计算与分析。文章计算了半导电聚乙烯护套的径向电阻,讨论了金属护套的处理方式。推导了三芯海底电缆线路单位长度的正序和零序阻抗、金属护套和铠装电流的计算式。研究了钢丝铠装的磁导率对三芯海底电缆线路电流分布及序参数的影响。此外,还分析了不同接地情况下光纤单元的铠装对三芯海底电缆线路序参数的影响。研究表明,三芯海底电缆线路的零序电阻远大于正序电阻,甚至可能大于零序电抗;当等值的相对磁导率μr在一定的范围内,可能出现零序电抗小于正序电抗的情况。文章将仿真与实测结果进行了对比。结果表明:选择适当的钢丝铠装磁导率,可以得到合理的计算结果。 展开更多
关键词 EMTP 三芯海底电缆 序参数 钢丝铠装 磁导率
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轻量化脐带缆设计(特邀)
3
作者 牛学超 陆建佳 +5 位作者 陈紫薇 谢书鸿 顾春飞 孙杰 陈珍珍 冒兵 《光通信研究》 北大核心 2025年第4期22-27,共6页
【目的】脐带缆是海洋科学考察的核心装备之一,通常采用高强度钢丝作为承力单元,然而钢丝密度较高,随着应用水深增加,脐带缆自重占据安全工作载荷的比例增大,超深水应用安全载荷裕度减少。因此需要进行脐带缆轻量化设计。【方法】轻量... 【目的】脐带缆是海洋科学考察的核心装备之一,通常采用高强度钢丝作为承力单元,然而钢丝密度较高,随着应用水深增加,脐带缆自重占据安全工作载荷的比例增大,超深水应用安全载荷裕度减少。因此需要进行脐带缆轻量化设计。【方法】轻量化脐带缆采用低密度、高硬度的芳纶纤维复合材料(FRP)在其最内层全部取代钢丝,在中间层间隔取代钢丝,最外层保持全钢丝结构来提升整体耐磨性能且有利于海水浸入承力层间隙散热。为了减缓层间磨损,在FRP表面挤塑耐磨层,增加长期使用的耐疲劳性能。【结果】首先,与钢丝脐带缆相比,轻量化脐带缆在空气中单位重量减少30.50%,海水中单位重量减少37.29%,静态使用水深提升27.6%,拓展了脐带缆的应用场景。其次,采用有限元方法对轻量化脐带缆和钢丝脐带缆的刚度、拉伸和散热性能等进行分析对比,发现轻量化脐带缆的拉伸刚度降低了16.7%,弯曲刚度降低了20.0%;两种缆均能达到理论断裂拉伸载荷,两种材料应力均小于断裂强度,此时缆的延伸率均为1.45%;在同等电流的海水环境中,轻量化脐带缆缆芯温度高0.7℃,相较于钢丝脐带缆增加了2.9%。最后,完成样缆制造,基于常见失效模式进行断裂拉伸测试、交变载荷疲劳测试和张力弯曲疲劳测试,测试结果证实,经历2000次疲劳后,轻量化脐带缆仍具有较高的强度,并且层间磨损较为轻微。【结论】在外径不变的前提下,轻量化脐带缆可以较大幅度地提升应用水深,两种不同特性的承力材料可以同时发挥最大的拉伸性能,经过测试证实轻量化脐带缆具有较高的可靠性。 展开更多
关键词 脐带缆 遥控潜水器 芳纶纤维复合材料 疲劳测试 超深水应用
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深远海35kV阵列海底电缆的阻水和铠装设计方法及试验研究 被引量：4
4
作者 陈果 杨黎明 +5 位作者 方春华 景洋 苏欢欢 伏文如 周远清 谢书鸿 《广东电力》 2021年第11期95-104,共10页
海上风电向深远海发展,使得海底电缆面临着高水压的问题,需要在阻水和抗压方面做特殊设计,对此,研制了双组分固化型非膨胀阻水填充高性能阻水导体,并对其阵列海底电缆铠装工艺进行研究。该高性能阻水导体填充材料热稳定性强、固化速率快... 海上风电向深远海发展,使得海底电缆面临着高水压的问题,需要在阻水和抗压方面做特殊设计,对此,研制了双组分固化型非膨胀阻水填充高性能阻水导体,并对其阵列海底电缆铠装工艺进行研究。该高性能阻水导体填充材料热稳定性强、固化速率快,且具有低膨胀性,不会对导体造成额外压力,与导体接触更加紧密,防水性能优越,导体在水压5 MPa、时间10 d后渗水距离小于1 m。阵列海底电缆采用G85等级的钢丝进行铠装,在0.5%应变强度时对阵列海底电缆在工作张力下的安全系数进行校核,安全系数和铠装工艺均合理。采用CableCAD软件对设计最大工作载荷下阵列海底电缆的应力、安全系数和应变进行分析,各部件的安全系数均大于2.0,应变小于0.055%,小于光纤的余长。对产品系统进行型式试验,各项性能均通过IEC 63026:2019标准要求。研制阵列海底电缆具有高性能阻水、大工作张力、少铠装用量的技术和经济性优势,将来可广泛应用在深远海上风电工程。 展开更多
关键词 深远海 阵列海底电缆 高性能阻水 大工作张力 安全系数
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海底电缆用阻水型线导体设计方法及试验研究 被引量：3
5
作者 王文超 薛驰 +5 位作者 胡明 赵囿林 谢书鸿 王海洋 叶成 聂影 《中国电力》 CSCD 北大核心 2021年第4期80-86,共7页
阻水导体的设计制造是海底电缆领域内的关键课题之一。提出一种等截面梯形型线阻水导体结构的理论设计方法,通用性强,可编程性高,适用于50~3500 mm2阻水导体的设计和生产制造,可解决阻水型线导体设计和制造困难、尺寸不合理等问题,导体... 阻水导体的设计制造是海底电缆领域内的关键课题之一。提出一种等截面梯形型线阻水导体结构的理论设计方法,通用性强,可编程性高,适用于50~3500 mm2阻水导体的设计和生产制造,可解决阻水型线导体设计和制造困难、尺寸不合理等问题,导体填充系数可达到0.96以上;然后,通过阻水、机械、电气性能试验,验证所述理论设计方法和工艺制造的合理性,导体结构对海缆的整体性能无不良影响,且阻水胶型线导体结构优于阻水带结构;最后,根据理论计算,所述方法设计的中压海缆型线导体外径比紧压圆形导体小3.9%~7.0%,最大可降低1.1%的制造成本。导体截面越大,型线导体结构优化越显著,验证了型线结构海缆的经济性。 展开更多
关键词 阻水导体 型线导体 阻水胶 海底电缆 设计方法
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边际油田开发用集束海缆关键技术问题探究 被引量：4
6
作者 金秋 戴国华 +3 位作者 王万旭 陈丰波 高阳 王海涛 《电气工程学报》 CSCD 2021年第1期141-148,共8页
随着渤海油田的深入开发,边际油田开发项目比重逐渐加大,需要动用越来越多的边部、产能低、效益差的边际油田,采用变频器远程控制水下井口电潜泵,是提升产量和适应逐年配产的有效方式。边际油田由于分散范围大、坐落距离远,需要通过新... 随着渤海油田的深入开发,边际油田开发项目比重逐渐加大,需要动用越来越多的边部、产能低、效益差的边际油田,采用变频器远程控制水下井口电潜泵,是提升产量和适应逐年配产的有效方式。边际油田由于分散范围大、坐落距离远,需要通过新建平台来控制周围若干井口的电力输送。连接依托平台和新建平台之间的传统三芯海缆已经不能满足多井口之间变频驱动要求。目前,多芯湿式结构集束海缆的投运是实现无人值守平台应用、集中开发多口油井、缩减施工成本、降低环境污染的有效途径。从系统组成、关键技术及解决措施、附件设计、生产工艺及综合测试等方面阐述集束海缆国产化可行性,为未来集束海缆在海上油气开发领域更加广泛的应用提出建议和思考。 展开更多
关键词 边际油田 集束海缆 高频谐波 抗水树交联聚乙烯 电压反射
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挤包绝缘高压直流电缆应用现状与研究展望 被引量：11
7
作者 胡明 刘淑军 +3 位作者 杨建军 谢书鸿 张洪亮 闫志雨 《中国电力》 CSCD 北大核心 2021年第4期42-55,共14页
挤包绝缘高压直流电缆已成为远距离、大容量输电线路建设的主要装备之一,现阶段广泛应用的挤包绝缘直流电缆以交联聚乙烯(XLPE)绝缘为主。针对XLPE绝缘高压直流电缆研发和应用中的绝缘空间电荷特性、副产物脱气等主要问题进行全面综述,... 挤包绝缘高压直流电缆已成为远距离、大容量输电线路建设的主要装备之一,现阶段广泛应用的挤包绝缘直流电缆以交联聚乙烯(XLPE)绝缘为主。针对XLPE绝缘高压直流电缆研发和应用中的绝缘空间电荷特性、副产物脱气等主要问题进行全面综述,指出在工业化生产方式下,超纯净体系XLPE绝缘材料是目前用来缓解空间电荷问题和实现电缆批量化生产更为可行的技术方案,对于副产物脱气问题的研究需结合小样测试结果,向长距离批量化电缆生产的脱气工艺控制进行扩展。结合现有国内外已投运和正在规划的挤包绝缘高压直流电缆典型工程,指出未来应侧重于在提高绝缘材料电气绝缘水平的基础上,使挤包绝缘直流电缆向更高电压等级发展,并同时通过提高电缆最高允许运行温度实现更大的传输容量。此外,从提高生产效率和利于回收利用的角度考虑,可加强热塑性绝缘材料在挤包绝缘高压直流电缆中的应用研究。 展开更多
关键词 挤包绝缘高压直流电缆 空间电荷 副产物脱气 允许运行温度 热塑性绝缘材料
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基于自抗扰控制的交联电缆悬垂控制系统 被引量：1
8
作者 张克兆 史宏俊 +2 位作者 丁园园 王敏 朱其新 《电子测量技术》 北大核心 2022年第19期56-63,共8页
交联悬垂控制系统是一个非线性、时变、强耦合多干扰的复杂控制系统,为提高悬垂控制系统的抗干扰能力和鲁棒性。提出一种基于自抗扰的悬垂控制策略。文中分别针对下牵引交流异步电机的速度环、电流环以及磁链还进行自抗扰控制器的设计,... 交联悬垂控制系统是一个非线性、时变、强耦合多干扰的复杂控制系统,为提高悬垂控制系统的抗干扰能力和鲁棒性。提出一种基于自抗扰的悬垂控制策略。文中分别针对下牵引交流异步电机的速度环、电流环以及磁链还进行自抗扰控制器的设计,通过所设计的自抗扰控制器有效地提高了系统的悬垂控制精度。考虑到悬垂控制系统是一个非线性时延系统,时延的存在一定程度上降低了系统的控制性能。本文将史密斯预估技术引入到自抗扰控制器的设计中,设计了一种基于史密斯预估器的输出预估自抗扰控制器,有效地降低了时延的影响,提高了系统的鲁棒性和抗干扰性能。文中最后给出了仿真分析,仿真结果验证了所设计的复合控制器的有效性。 展开更多
关键词 交联悬垂 自抗扰控制器 非线性 史密斯预估器 鲁棒性
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光辐照交联高密度聚乙烯耐环境应力开裂与直流电性能 被引量：1
9
作者 陈珍珍 谢书鸿 +5 位作者 闫志雨 邱兴宇 牛学超 王凯 赵新东 杨佳明 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期138-146,共9页
为满足深海光电复合缆在高压力、强腐蚀性海水环境中的运行要求,文中选择具有良好阻水性能且可耐受直流高压的高密度聚乙烯(HDPE)作为电缆绝缘材料。但结晶度较高的HDPE耐环境应力开裂性能较差,为此采用交联改性来加强片晶间的作用力来... 为满足深海光电复合缆在高压力、强腐蚀性海水环境中的运行要求,文中选择具有良好阻水性能且可耐受直流高压的高密度聚乙烯(HDPE)作为电缆绝缘材料。但结晶度较高的HDPE耐环境应力开裂性能较差,为此采用交联改性来加强片晶间的作用力来保证材料在保持阻水性能的同时能极大地提高材料的耐开裂特性。鉴于HDPE加工温度高(~140℃),与传统的过氧化物交联及硅烷交联工艺适配性差的问题,提出了基于光敏的紫外光引发交联技术,配合一种含有多不饱和双键的交联助剂制备了不同交联度的HDPE材料。从拉伸与热延伸试验得出,随着材料交联度的提高,片晶间的相互作用明显增强,有效提升了材料的耐环境应力开裂性能(>900 h),并保持了优异的阻水特性(<0.125%);基于第一性原理计算,并结合空间电荷分布、直流电阻率与直流击穿强度测试得到,交联助剂的极性基团——羰基在材料内引入了0.8 eV的空穴陷阱与1.9 eV的电子深陷阱,在材料内部有效抑制了空间电荷注入现象,并提高了材料的直流电阻率,保持了材料的直流击穿强度。 展开更多
关键词 高密度聚乙烯 紫外光辐照交联 耐环境应力开裂 直流电性能
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