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基于场路结合的电力电缆发热故障分析

来源：电工电气发布时间：2021-10-21 13:21 浏览次数：371

基于场路结合的电力电缆发热故障分析

刘守豹¹，侯玉成¹，徐铬²，方圆¹，童理¹，韦昌伟¹

(1 大唐水电科学技术研究院有限公司，广西南宁 530007；

2 中国长江电力股份有限公司技术研究中心，湖北宜昌 443000)

摘要：电力电缆的发热是制约其通流容量并影响绝缘老化的重要因素。针对某水电厂电缆发热导致的外绝缘层熔化故障，采用场路结合方法对电缆发热原因进行了计算，利用电磁暂态分析软件 ATPEMTP 建立电缆的路分析模型，提取电缆缆芯、屏蔽层和铠装电流的幅值和相位；利用有限元分析软件建立涡流场分析模型，对电缆不同布置情况下的各个导电层电流密度、热能密度进行计算。通过分析得到了不同布置方式下电缆发热量及发热点位的分布情况，并对电缆发热损坏原因进行了说明。

关键词：电力电缆；场路结合；电磁暂态；有限元分析

中图分类号：TM247 文献标识码：B 文章编号：1007-3175(2021)10-0027-04

Fault Analysis of Power Cable Heating Based on Field-Circuit Combination

LIU Shou-bao¹, HOU Yu-cheng¹, XU Ge², FANG Yuan¹, TONG Li¹, WEI Chang-wei¹

（1 Datang Hydropower Science & Technology Research Institute Co., Ltd, Nanning 530007, China;

2 Technology & Research Center, China Yangtze Power Co., Ltd, Yichang 443000, China）

Abstract: The heating of the power cable is a significant factor that restricts its current capacity and affects insulation aging.For solving the melting fault of the external insulation layer in a hydropower station, this paper uses the field-circuit method to calculate the causes of the electric cable over-heating.The electromagnetic transient analysis software ATP-EMTP is used to establish the cable path analysis model and extract the amplitude and phase of the cable core, shielding layer, and armored current. By using finite element analysis software, this study designed an eddy current field analysis model. This model calculated the current density and thermal energy density of each conductive layer under different cable layouts.After analysis, this paper collected the distribution of the calorific value and heating points of the cables under different layouts. This work also explained the heating damage of the wire way.

Key words: power cable; field-circuit combination; electromagnetic transient; finite element analysis

参考文献

[1] 张振鹏，金建伟，刘骥，等.XLPE 电缆的热-振动联合老化试验测试与分析[J] . 高电压技术，2018，44(11) ：3707-3712.

[2] 郭金明，覃秀君，李婧. 电缆温升对 PDC 法检测水树老化电缆结果的影响[J] . 绝缘材料，2018，51(10) ：57-61.

[3] 曹俊平，刘黎，黄肖为，等. 高压电缆接头界面气隙缺陷模拟及状态特征量分析[J] . 绝缘材料，2019，52(2) ：87-93.

[4] 林斌. 高压电力电缆故障查找预定位方法探讨[J].电工技术，2018(24) ：149-151.

[5] 黄锋，李婧. 基于内点法的高压电缆载流量优化研究[J]. 电工材料，2018(6) ：25-28.

[6] 尹毅，吴建东，胡嘉磊，等. 直流电缆主绝缘与屏蔽层界面形貌对电场畸变的仿真研究[J] . 电气工程学报，2018，13(11) ：30-36.

[7] 刘海龙，张建飞，谭湘海，等.35 kV 电缆终端局部发热解体分析及缺陷发展过程推演[J] . 电工技术，2017(7) ：97-98.

[8] 程帆，曾浩松. 电缆终端异常发热案例分析[J] .电气技术，2015(11) ：122-124.

[9] 刘刚，王鹏宇，毛健琨，等. 高压电缆接头温度场分布的仿真计算[J]. 高电压技术，2018，44(11) ：3688-3698.

[10] 唐科，文武，阮江军，等. 基于有限元法的单芯电缆温度场仿真研究[J] . 武汉大学学报( 工学版)，2018，51(9) ：811-816.

[11] 乐彦杰，汪洋，郑新龙，等. 交联聚乙烯与浸渍纸绝缘直流电缆接头电场分布[J] . 电机与控制学报，2019，23(2) ：75-86.

[12] 陈培星，王诗航，陈铮铮，等. 纳米 TiO₂ 对直流电缆用 XLPE 介电性能的影响[J] . 高电压技术，2018，44(12) ：3848-3856.

[13] 吕鸿，马佳炜，杨贤，等. 热老化对 220 kV 硅橡胶电缆接头绝缘材料介电性能的影响[J] . 绝缘材料，2019，52(2) ：47-51.

[14] 方玉群，徐飞明，金德军，等.110 kV 电缆在典型敷设条件下的温升特性试验研究[J] . 电工技术，2018(19) ：148-151.

[15] 郑文坚. 空气敷设电缆热-流耦合场仿真及其参数研究[D]. 广州：华南理工大学，2018.

[16] 阮羚，赵艾萱，邓丹，等. 三芯电缆不平衡电流对温度分布的影响[J] . 高电压技术，2018，44(8) ：2704-2709.

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