海底高压电缆故障监测和电磁暂态分析研究

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1、摘要海底高压电缆是海上风电场传输电能的重要组成组成部分，因此海底高压电缆的安全运行对海上风电电力系统至关重要。为了能更好的确定海上风电场海底高压电缆的选型要求，使用PSCAD/EMTDC软件建立相应的海上风电场仿真计算模型。针对海上风电场工频过电压、操作过电压和雷电过电压这三种电磁暂态过程的不同特点，进行仿真，并且考虑了不同的系统条件下上述三种过电压对电缆绝缘的影响。在操作过电压中，重点研究了合闸电阻对过电压的影响；而在雷电过电压中重点研究的是架空线路受雷电侵入波的过电压。仿真结果表明，海底电缆各层的结构参数对海底电缆的电

2、磁暂态有着不同程度的影响，其中导体层、绝缘层、HDPE层对海底电缆的电磁暂态影响尤为明显。另外，海底高压电缆的护套层材料和主绝缘层材料也对电磁暂态有影响。本研究为海上风电场和海底高压电缆的选型提供一定的参考。针对分布式光纤传感器在线监测海底高压电缆运行状况的方法，利用有限元软件ANSYS建立XLPE海底高压电缆模型，仿真分析海底高压电缆在不同故障形式下，海底高压电缆内部物理量的变化，为分布式光纤传感器在线监测海底高压电缆运行状态提供参考。最后，根据这些仿真结果提出了一个信息融合的模型，以方便综合利用这些特征量和提高定位精度

3、。第II页关键词：海上风电场，海底高压电缆、绝缘、PSCAD/EMTDC、ANSYS第III页ABSTRACTSubmarinehighvoltagecableisanimportantcomponentoftheOffshorewindfarmforpowertransmission.Sothesafeoperationofthehigh-voltageunderseacableonthepowersystemiscritical.Inordertobetterdeterminetheselectionrequireme

4、ntsofthehighvoltagesubmarinecableofthewindfarms,thecorrespondingsubmarinecablesimulationmodelisbuiltusingPSCAD/EMTDCsoftware.Thesimulationaimedatelectro-magnetictransientprocessofthedifferentcharacteristics,includingswitchingsurgepowerfrequencyovervoltage,lightnin

5、govervoltage.Andconsidertheabovethreeovervoltagetothecableinsulationatdifferentsystemconditions.Inswitchingsurge,focusedontheinfluencetoovervoltagebyusingclosingresistance.Inlightningovervoltage,focusedonthelightningintrudingtotransmissionlines.Thesimulationresult

6、sshowthatthesubmarinecablestructureparametersofeachlayerhavetheinfluencetothesubmarinecableelectro-magnetictransient.Andtheinfluenceoftheconductorlayer,insulationlayer,HDPElayerisespeciallyremarkable.Inaddition,thematerialofthesheathlayerandthemaininsulationlayerh

7、aselectro-magnetictransientinfluence.Thisresearchofferedsomereferencesfortheoffshorewindfarmsandhighvoltagesubmarinecableselection.Accordingtothedistributedopticalfibersensormonitoringmethods，finiteelementsoftwareANSYSwasusedtoestablishXLPEhigh-pressuresubmarineca

8、blemodel.Thesimulationanalysisthechangeoftheinternalphysicalquantities,bysimulatingdifferentsubmarinecablefaultforms.Thissimulationprovidedthereferencef