基于LCC近海风电场高压交流XLPE绝缘海底电缆选型的优化研究

发布时间：2019-10-11 18:05

【摘要】：随着我国近海风电场的不断发展,越来越多的交流高压XLPE绝缘海底电缆被选择应用于近海风电场。高压海底电缆工程是被世界公认的人类最困难的工程项目之一,其前期投资和后期投资巨大,因此海缆选型需要慎重。本文结合近海风电场高压XLPE绝缘海底电缆的寿命周期特点,区别常规电气设备,构建了包括购置成本、敷设成本、损耗成本、故障损失成本、运行维护成本以及回收净投资成本的高压海底电缆的全寿命周期成本(LCC,life cycle cost)模型,并且以海缆方案传输容量大于海上风电场对外输出容量为约束条件和以全寿命周期成本等额年值最小为判据,实现优化海缆方案设计和海缆选型的目的。具体工作如下:分析了近海风电场高压海底电缆损耗成本影响的相关因素,采用IEC60287标准计算海缆的导体损耗、介质损耗、环流损耗以及涡流损耗,据此构建了海缆的损耗成本模型;分析了海缆的故障损失成本影响的相关因素以及其存在的问题,采用故障树理论构建了高压XLPE绝缘海缆本体的故障树模型,对模型进行规范化和简化处理,着重分析了各割集事件对海缆本体故障率的影响;采用可以区分不同故障状态的马儿可夫可修系统数学模型创建了近海风电场高压海底电缆的故障损失成本计算模型,并且分析了模型中出现的参数;分析了海底电缆状态评估中海底段和登陆段状态运行维护的区别,构建了海缆的状态成本计算模型;绘制了近海风电场高压海底电缆的购置成本、敷设成本、回收净投资成本的相关影响因素分析图,据此分析构建了海缆的购置成本模型、敷设成本模型、回收净投资成本模型。在此基础上,根据已构建的海缆全寿命周期成本模型,采用C++语言编写形成“海底电缆全寿命周期成本评估与分析系统”,并且将该系统首次应用于我国南海某海上风电场,在满足约束条件的条件下,对参选的不同方案进行全寿命周期成本等额年值计算,最后根据计算结果,确定两回110k V 3×500mm2高压XLPE绝缘钢丝铠装海缆方案的全寿命周期成本等额年值最小,该方案最优。
【图文】：

海缆,直选,电压等级,传输距离

图 4-1 交/直选择在海缆传输距离及电压等级上的选择分为：1.正常情况下高压XLPE绝缘海底电缆的运行电象；3.阻水金属护套破坏，则 XLPE 绝缘必破坏。通击穿可分为内部自身因素和系统外部原因。内部自局部缺陷在正常运行环境下导致的击穿以及海缆的境导致金属护套破坏。引起海缆 XLPE 绝缘材击穿、水树枝击穿（这里，没有包括 XLPE 疲劳老要比 XLPE 材料小的多）。对于金属阻水护套丧失、外部因素。自然因素包括生物因素、地层运动、为因素包括有各种锚害、渔具破坏、海洋工程施工高压 XLPE 绝缘海底电缆的故障树模型如图 4-2 所绝缘海底电缆故障树模型进行规范化，如图 4-3 所

局部放电,电缆,局部放电监测

缆海底段状态评估缆的登陆段，海底电缆海底段运行环境比较复杂。考虑电缆可能会出现绝缘材料老化、裸露、悬垂或者热阻较于海缆海底段进行状态评估的手段有远端测量评估和包括诸如海缆分布式温度监测、扰动在线监测、局部布式温度测量、扰动在线监测其信号传播媒介为光纤，力电缆系统的局部放电监测已经发展到高技术水平，在。电缆中缺陷、不均匀以及其他瑕疵都可以通过在线局力电缆线路上一个特定地点的局部放电表明电缆的绝缘局部放电测量系统在判别局部放电信号与电缆长期寿命是，考虑局部放电信号沿电缆传播过程中的衰减问题，，底电力电缆线路进行局部放电监测还是极其困难的。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P756.1

【参考文献】