海洋工程用电缆及应用
海上风电用海底电缆运维技术发展现状及趋势
/宁欣欣，刘潇，李雷，顾建威，胡皓，王团结
【摘要】海上风电用海底电缆被誉为海上风电系统的生命线，其运维技术水平直接决定风电场的安全性、可靠性与经济性。文中系统综述了2020年以来国内外在海底电缆运维技术、状态监测体系及系统集成与优化方面的研究进展，构建了包括运维成本、技术经济性与全生命周期风险的综合评估框架，介绍了运维策略对项目经济性的关键影响。最后，通过对比国内外海上风电场用海底电缆运维技术在发展路线、研究重点、数据整合和发展阶段等方面的差异，表明现阶段国内应同时注重机理、标准和系统发展，国外应重点解决深远海工程技术难题，共同推动海底电缆运维技术向更可靠、更高效的方向发展。
【关键词】海上风电；海底电缆；运维技术；状态监测；全生命周期评估
交联聚乙烯绝缘高压直流海缆电气参数的计算方法
/闫志雨，谢书鸿，张洪亮，严彦，王海洋，葛旭飞
【摘要】针对交联聚乙烯（cross-linked polyethylene，XLPE）绝缘高压直流海缆电气参数计算问题，文中先通过理论分析建立了高压直流海缆传输方程及对应的串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵，然后对比了解析计算法与数值建模仿真计算法，最后建立了直流海缆关键电气参数的计算模型和方法。以±525kV XLPE绝缘直流海缆为例，计算其电气参数，分析数值建模仿真法与传统解析计算法的优缺点和适用场景，得出直流海缆在不同谐波频率下的电气参数变化规律，研究可为直流海缆电气设计及电气系统特性分析提供参考。
【关键词】直流海缆；交联聚乙烯绝缘；电气参数；谐波；阻抗矩阵
±640kV超高压大容量直流海缆的关键设计
/刘利刚，缪兵，严彦，巩宝俐，赵坤坤
【摘要】为满足深远海风电场高电压、大容量电能送出需求，以及深远海直流输电工程对直流海缆的技术瓶颈，文中通过集中送出方案可行性计算、直流绝缘材料空间电荷等性能验证、关键生产工艺优化、90℃载流量仿真与试验校核，成功研制±640kV超高压大容量直流海缆。研究结果表明，该直流海缆的绝缘材料在20kV·mm⁻¹电场强度下电场畸变率仅为4.3%，远优于国家标准不超过20%的要求；同时，导体屏蔽和绝缘屏蔽处的电场强度分别为21.28、21.48kV·mm⁻¹，均低于绝缘材料工作场强限值30kV·mm⁻¹；各敷设工况下的载流量均大于传输容量3000MW所需的最小载流量，设计的直流海缆完全满足设计需求。此外，该直流海缆还通过了雷电冲击电压和直流电压电性能试验，验证了其稳定性和运行可靠性。研究成果可为超高压柔性直流海缆工程化应用及深远海风电并网项目提供技术支撑与借鉴参考。
【关键词】直流海缆；载流量；绝缘；阻水导体
35kV集电海缆铅护套开裂及主绝缘击穿故障原因
/黄烜城，杨超，徐拥军，李雷，张瑶，王舒涛，雷志城
【摘要】集电海缆结构中常设置铅护套，且该护套通常从外部连接至海上风机。集电海缆与风机的连接部分长期处于应力状态，易导致铅护套开裂损伤，甚至引发海缆主绝缘击穿故障。文中通过分析江苏地区海缆护套开裂案例，研究海缆护套失效开裂的根本原因及铅护套开裂对主绝缘的影响，为海上风电用集电海缆的铅护套运维和绝缘故障预防提供参考。
【关键词】集电海缆；铅护套损伤；疲劳缺陷；绝缘故障
脐带缆安装技术的优化与应用
/阙善庭，赵梓煜，赵哲昊
【摘要】为解决脐带缆刚度大、弯曲半径要求高、施工路由精度控制差、余缆抛放空间受限及脐带缆的水下终端（umbilical termination head，UTH）精确安装难的问题，文中引入高精度定位系统、仿真模拟等技术手段，通过理论验证和工程实践，详细分析了上述技术手段对施工精度及脐带缆安装稳定性的增强作用。结果表明，上述技术应用后，脐带缆的铺设偏差不仅可以控制在±5cm以内，还显著提升了施工的定位准确性，确保作业时的安全性和脐带缆系统长期运行的可靠性。综上所述，文中针对脐带缆安装所提出的综合技术策略，成功实现了施工精度与效率的同步提升，显著增强了脐带缆铺设的安全性和可靠性，可为同类脐带缆铺设项目提供实践经验与技术范例。
【关键词】脐带缆安装；边铺边埋；牵引头；脐带缆的水下终端
材料研发与应用
硅烷改性氢氧化铝对阻燃电缆料性能的影响
/刘雄军，袁丽娟，韩啸，奚谦逸
【摘要】文中在70℃条件下采用硅烷偶联剂对氢氧化铝粉体进行表面处理，通过沉降试验、傅里叶红外光谱表征及水接触角测试研究硅烷偶联剂表面处理氢氧化铝的效果。结果表明，硅烷偶联剂以化学形式包覆在氢氧化铝粉体表面，显著改善了粉体的疏水性和分散稳定性。同时，研究对比了改性前后氢氧化铝粉体填充低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的力学性能、耐水性能及阻燃性能等。结果表明，改性后氢氧化铝粉体填充电缆料的断裂伸长率由150%提升至200%；最大热释放速率由152.6kW·m⁻²降至140kW·m⁻²；随着硅烷偶联剂处理量的提升，材料燃烧后炭层不破裂，第二次热释放速率峰延迟出现，且二次热释放速率峰值降低。浸水后材料的微观结构表明氢氧化铝的硅烷改性可显著降低水对材料的侵蚀，表现为材料在浸热水后的断裂伸长率变化率由−50%上升至−23.8%。因而，硅烷偶联剂的桥接作用可以改善氢氧化铝与基体树脂的界面，从而提高材料的综合性能。
【关键词】硅烷偶联剂；氢氧化铝；阻燃性能；耐水性能
拉丝乳液失效对漆包铜线性能的影响
/胡延波，张鹏飞，乐顺聪，刘红芳，程颜
【摘要】为研究乳液失效对漆包线漆膜附着性的影响并提高漆包线质量稳定性，文中结合漆包线剥离扭绞试验、急拉断试验等检测数据，对比乳液失效、铜粉颜色、裸铜线表面光洁度等表征指标，分析了拉丝乳液性能对漆包线性能的影响。结果表明，通过调整添加剂用量以优化拉丝乳液配方，可以抑制黑色铜粉产生，提高漆包线漆膜附着性。研究结果可为漆包线生产中拉丝乳液保养提供依据，并用于优化漆包线生产方法。
【关键词】漆包线；拉丝乳液；剥离扭绞试验；裸铜线；铜粉
产品研究与开发
水上光伏发电系统用电缆结构设计及性能研究
/徐凌云，张炳勋，刘陶龙，邵冰，冯国五
【摘要】常规光伏电缆通常基于陆地使用要求设计，而水上光伏发电系统用电缆需要敷设于复杂、恶劣的水域环境，因此一般的陆地光伏电缆并不适用。为满足水上光伏发电系统使用要求，文中以直流1.5kV 1×16mm²规格电缆为例，通过结构设计、材料选型和工艺控制试制样品，并开展了性能试验验证。结果表明，所研制的水上光伏发电系统用电缆能够满足防水、防鼠、防白蚁、抗拖拽、防霉菌等要求，可供其他水上光伏发电项目参考。
【关键词】水上光伏发电；光伏电缆；防水；防鼠防白蚁；抗拖拽；防霉菌
大长度不锈钢护套矿物绝缘加热电缆的研制
/刘耀民，毛浓召
【摘要】为解决提高大长度矿物绝缘加热电缆可靠性和使用寿命问题，借鉴矿物绝缘防火电缆连续制造工艺，进行了不锈钢护套矿物绝缘加热电缆的试制。基于矿物绝缘防火电缆与加热电缆金属护套和芯线材料的机械性能差异，对现有FHL-35矿物绝缘电缆铜带纵包焊接生产线进行局部改造，并对试样进行几何尺寸、焊缝金相、不锈钢护套和铬镍合金电热芯线的拉伸性能检测，以及氧化镁压实密度试验。结果表明，绝缘与护套厚度均符合要求，但护套外径稍差，超出标准规定的±0.05mm的限值；部分金相试样存在未焊透，以及经轧制后其焊缝内部出现裂纹或焊根折叠的现象；垂直轧制阶段材料强度与延伸率的变化符合加工硬化规律，水平轧制阶段延伸率变化受退火工艺影响规律性不明显；氧化镁压实密度在轧制过程中呈波动性变化，其波动范围为2.818~3.014g·cm⁻³，受轧制与热处理工艺耦合影响明显。
【关键词】矿物绝缘；加热电缆；防火电缆
检测与试验技术
基于特征波段的手持式近红外XLPE电缆主绝缘水分测量系统
/吴清涛，李俊杰，白蕾，傅晓杰，王宇川，袁振
【摘要】高湿环境中，交联聚乙烯电缆主绝缘受潮可能会导致水树老化及绝缘性能下降。为实现现场快速诊断，文中提出一种基于特征波段的近红外光谱检测方法，并采用光谱-称量同步试验数据建立定量模型。以1700nm波段作为基准波段，1940nm波段作为核心检测波段，建立了双波段比值模型，有效削弱了厚度差异、基线漂移和散射干扰等因素对结果的影响。进一步光谱特征分析表明，1940nm波段在动态范围和灵敏度保持率方面均明显优于1450nm波段，证实其更适用于含水量的定量检测。基于最小二乘回归建立的定标模型决定系数R²达到0.989，验证了预测结果与实测值之间的高度一致性。依托该模型研制的便携式检测装置分别在实验室与现场获得验证，预测结果与标准烘干法的偏差控制在3%以内。研究结果表明，该系统能够实现对交联聚乙烯（cross-linked polyethylene，XLPE）电缆主绝缘含水状态的快速、定量检测，为电缆运行维护和寿命管理提供了有效的技术手段。
【关键词】交联聚乙烯；电缆主绝缘；近红外光谱；水分含量检测；手持式系统
漆包线耐电晕寿命测试数据概率分布模型
/诸冉冉，潘国梁
【摘要】准确评估漆包线的耐电晕寿命是行业内长期关注的难点，主要原因是测试数据存在较大分散性，难以准确判断不同实验室间的测试结果是否存在显著差异。明确单组内部数据的分布规律是进行组间显著性分析的前提。基于此，文中以漆包线的耐电晕寿命数据为研究对象，分别采用正态分布、对数正态分布、三参数威布尔分布（包括双参数和三参数）等典型的寿命分布函数进行线性回归分析，并通过比较相关系数来评估其拟合优度。结果表明，三参数威布尔分布的相关系数最高，对数正态分布次之，正态分布最低，这表明三参数威布尔分布能够更好地表征漆包线耐电晕寿命数据的分布特征，而正态分布则不适用于此类数据的分析。进一步分析发现，对数正态分布模型在较低失效概率下对耐电晕寿命的估计值偏低，而在较高失效概率下的估计值又偏高，这表明对数正态分布模型不太适用于较高或者较低失效概率下的耐电晕寿命研究。相比之下，三参数威布尔分布模型在全寿命区间均表现出更高的拟合精度，其预测结果更加准确。
【关键词】漆包线；耐电晕；寿命；威布尔分布
工程应用与运维
温度循环老化对航空电缆绝缘热解动力学的影响
/伍毅，木世杰
【摘要】航空电缆长期处于频繁冷热交替的服役环境，绝缘层易发生热-机械耦合劣化。针对这一问题，以航空电缆绝缘为研究对象，构建−50~200℃的温度循环老化工况，累计180次循环，每60次循环后取样开展热重分析（thermogravimetric analysis，TGA）与傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）测试，并采用等转化率Kissinger-Akahira-Sunose方法（简称KAS法）计算表观活化能（Ea），用以表征绝缘老化过程中热解动力学的演化。TGA结果表明，Ea随循环次数的增加呈递减趋势，即未老化试样平均Ea为296.99kJ·mol⁻¹，温度循环老化60次、120次、180次后的Ea分别为284.23、262.45、253.47kJ·mol⁻¹，这表明温度循环使热解启动能垒降低、热稳定性减弱。FTIR结果表明，CF2相关特征峰强度随老化减弱，与主链C—F键断裂及化学结构降解相一致。综上，在文中所研究的工况下，温度循环老化显著削弱绝缘的热稳定性，可为航空电缆老化评估与防护策略制定提供试验依据。
【关键词】航空电缆；温度循环老化；热解特性；热稳定性；差分热重分析；活化能
基于深度学习的地下电缆早期故障预测与状态监测
/荔建荣，赵燕，龙尚斌，刘磊，王俊坡，彭旺全，张冬冬
【摘要】传统监测方法在实时性、准确性和早期预警能力方面存在明显不足，难以有效应对地下电缆运行环境的复杂性。针对地下电缆早期故障预测的挑战，文中提出一种物理增强的结合卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）和长短期记忆网络（long short-term memory，LSTM）的深度学习架构（记为CNN-LSTM），通过分析电缆振动信号实现早期故障的实时监测与预警。首先，深入分析电缆振动信号的物理特性，将电缆机械动力学先验知识嵌入深度学习模型中，构建了一个融合卷积神经网络特征提取和长短期记忆网络时序建模能力的混合模型，搭建地下电缆模拟平台，再通过支持向量机（support vector machine，SVM）、随机森林、CNN、LSTM、CNN-LSTM、CNN-LSTM与注意力机制、物理信息神经网络（physics-informed neural network，PINN）、物理信息卷积神经网络（physics-informed convolutional neural network，PhyCNN）、物理增强CNN-LSTM等不同模型进行对比试验分析。结果表明，物理增强CNN-LSTM模型对6类典型电缆故障的平均识别准确率可达96.8%，较传统CNN-LSTM模型提升7.2%；同时，虚警率降低至2.1%。此外，通过引入物理约束损失函数，模型在少量样本场景下的泛化能力显著提升，可为地下电缆早期故障预测维护提供可靠的技术支撑。
【关键词】地下电缆；故障预测；振动信号分析；CNN-LSTM；物理增强深度学习；状态监测
