110 kV单芯电缆缆芯暂态温度径向感知模型研究

为了实现基于电缆表面温度测量的电缆缆芯暂态温度实时反演,本文首先分析电缆内部径向热流扩散路径特点,建立了电缆各层结构的热阻热容集中参数等效模型,并分析热路等效模型的误差影响因素。其次开展110 kV单芯电缆本体暂态温度场有限元仿真计算,分析了交联聚乙烯绝缘层分层建模的必要性,并确定分层数量。最后分析了材料参数的分散性对径向感知模型反演精度的影响。研究表明,本文提出的暂态温度径向感知模型具有较高的反演精度,可应用于各种工况下缆芯温度的实时监测。     

常用低压电缆截面选择时的经济性分析

本文通过对低压电缆在按载流量选择时一次投资及运行损耗费用与在其截面加大一级时的一次投资及运行损耗费用计算对比分析,提出了应适当按照经济截面来选择低压电缆的观点。     

全氢罩式退火炉内罩温度数值分析

利用CFD软件对全氢罩式炉退火热过程进行了模拟计算,得到了不同工况下罩式炉内罩的表面温度分布,根据得到的模拟结果研究了罩式炉内罩温度和热流密度的变化情况,并对退火生产中钢卷表面碳黑缺陷的产生原因进行了分析。     

火电厂中压电缆热稳定最小截面的一种估算方法

在火电厂6～10 kV厂用电系统中,电缆热稳定截面需要依据GB 50217—2018《电力工程电缆设计标准》中规定的方法进行反复验算后确定.当系统中回路较多时,计算量较大.给出了一种电缆热稳定截面的简化方法.通过对短路热稳定条件下电缆导体所允许最小截面的表达式进行变换,并对该表达式进行简化拟合,在系统电源供给短路电流的...     

电缆渗水缺陷模型及识别波形特征研究

电缆长期处于潮湿地下环境中,外部水分会渗入电缆内部引发绝缘故障,因而电缆渗水缺陷的研究至关重要。为实现电缆渗水缺陷精准定位,构建电缆中间接头及渗水缺陷模型,通过PSCAD搭建电缆传输线路计算模型,根据不同阻抗点特征波形分辨渗水缺陷;对含渗水缺陷电缆进行仿真,根据时域反射(TDR)定位原理确定渗水缺陷位置,并通过渗水缺陷定位试验进行验证。结果表明,TDR检测电缆渗水缺陷时会产生独特的反射波形,该波形与渗水缺陷在电缆中位置无关,但会因渗水量的不同改变其幅值与振荡频率,从而分辨出缺陷,达到精确定位的目的。     

某型燃气轮机箱装体输出轴罩仿真及试验研究

某型燃气轮机运行时箱装体内压力为负值，随着工况的升高，箱装体内负压增加。在实际使用中由 于输出轴罩内压力为负值，燃气轮机输出端齿轮箱侧存在滑油泄漏现象。针对轴罩负压导致的漏油，对轴罩 内压力场进行了分析，提出了在轴罩和箱体连接处添加堵板以减小轴罩负压。针对该措施进行了轴罩内压 力场数值仿真及试验测量。研究结果表明，堵板可有效优化轴罩内的压力分布，增大轴罩内压力，在实际整 改中未再发现漏油现象。     

海上风电场海底高压电缆电磁暂态过程的仿真分析

为了能更好地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3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3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。     

金紫山风电场雷击事故分析及整改措施

广西资源金紫山风电场于2013年4月有12台箱变遭受强雷电波入侵不同程度受损,2014年5、7月又发生了类似的雷击事故,损坏3台风机箱变。根据仿真计算结果,发现事故的主要原因为从风机至箱变的电缆无金属保护层,导致电缆耦合降低,箱变内SPD承受过高电压,且高山上空气潮湿,可能在SPD等设备表面聚积水气出现凝露,使其外绝缘发生沿面闪络甚至击穿,箱变内相线对地出现放电通道,从而导致相间或相对地放电,出现较长时间的工频续流。在工频电弧及工频短路电流的作用下,导致熔断器、二次设备等进一步破坏。据此,提出电缆外套装金属管道、更换铠装电缆、安装氧化锌避雷器、增强绝缘四种整改措施并整改完毕,保证了风电场能够正常投入运行。     

CFD_FEA方法在热端焊接支架设计中的应用

某新设计的排气热端在发动机台架热冲击试验中出现了隔热罩固定支架焊接根部开裂的现象.首先运用CFD分析计算出排气热端内表面的温度边界条件,然后以此为边界条件,使用有限元软件ABAQUS计算得出排气热端外表面的温度场;接着运用ABAQUS软件以外表面温度场为边界条件,对失效部位进行交变温度下的Delta-PEEQ计算分析.计算结果表明焊接开裂处的Delta-PEEQ超过了极限值,根据计算结果改进设计了支架结构和焊接部位,经过发动机台架热冲击试验证明改进措施是有效的.     

基于有限元法的单芯电缆接头线芯温度计算

对电缆接头线芯温度进行监测可以有效评估电缆接头的状态,但直接测量线芯温度较为困难且容易破坏电缆接头结构,因此常通过表皮温度估算线芯温度。为提高电缆接头线芯温度计算精度,本文在有限元软件COMSOL中建立电缆中间接头的仿真模型,并进行电磁-热耦合计算。研究环境温度和负荷电流对电缆接头线芯和表皮温度的影响,并对各种工况下的仿真数据拟合分析得出由电缆接头表皮温度和环境温度对线芯温度的表达式,最终验证其有效性。该计算方法可以快速、准确地进行电缆接头线芯温度计算,为电缆中间接头温度的监测和状态评估提供依据。     

飞行器控制舵疏导式组合结构热防护性能试验与数值分析

为适应飞行器舵/翼在临近空间长航程飞行过程中气动维形的需求,以碱金属为工质,将具有高温热疏导能力的钨、钼固溶强化镍基合金疏导装置嵌套在高导热C/C防热罩和碳基柔性高导热夹层内侧。通过仿形石英灯加热器设计,开展了不同飞行环境条件下的地面性能测试试验。结合试验结果利用数值分析方法对其整体传热能力和各工况下的热防护效果进行了分析。结果表明,疏导装置启动时有效导热系数可由18.42 W/(m.K)提升至1390.00 W/(m.K),稳定状态可降低前缘峰值温度21.70%~23.04%,疏导式组合结构表面最大温差降幅64.80%,极大减小由温度梯度产生的热应力,有效提升高温环境下热结构匹配性和材料可靠性,可多次重复使用。该组合式热防护结构是解决高速飞行器前缘等高气动加热区烧蚀防热变形问题行之有效的技术途径之一,可针对新一代飞行器气动外形和飞行环境开展进一步工程应用研究。     

电场作用下肋表面电对流现象的可视化研究

电场可强化池态沸腾换热已经得到研究者的普遍认可.以往研究者主要针对光滑表面、加热管或加热线表面的电场强化换热进行研究.在光滑表面增加肋结构可以改变加热面附近的电场分布,从而影响加热面的换热效果.以R113作为实验工质,搭建了可视化的池沸腾实验台,采用高速摄像机记录了肋高为2 mm的加热面在电场作用下的电对流现象.实验发现,电对流随着施加电压的升高而增强,电对流加速了加热面附近流体的混合,破坏了热边界层,使得加热面温度降低从而强化了换热.     

Natural convection heat transfer from a horizontal cylinder to mercury under magnetic field

This paper presents the experimental data of natural convection heat transfer from a horizontal cylindrical heater immersed in mercury pool under the two applied magnetic fields of which directions are perpendicular and parallel to the direction of gravity, respectively. The presence of both magnetic fields causes increase in heater surface temperature and liquid temperature surrounding the heater and also increase in thermal boundary layer thickness, at the fixed surface heat flux. From these results, it is expected that the magnetic field affects the inception of boiling. Variation of local heat-transfer coefficient along the periphery of the heater is also discussed.     

线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的设计与试验研究

本文研究了线性菲涅尔反射式太阳能集热系统,基于几何光学原理计算模拟了线性菲涅尔反射镜镜场和复合抛物面的接收系统,在减少末端损失的基础上设计了系统的机械结构,制作了线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的装置,并进行了集热性能的实验测试。测试结果表明,该系统在9倍聚焦倍率下,导热油的最高温度可达176.2℃,系统的平均瞬时热效率约为53%,很好地实现了其集热性能。     

电动汽车大功率快充对充电电缆温度的影响

电动汽车大功率快充时,充电电缆会承受较大的电流,同时产生大量的热量,使得电缆因热量累积而升温,缩短电缆使用寿命,甚至造成物理损坏而引发漏电等事故。本文建立充电电缆热过程的数值模型,对其温度场进行仿真模拟,发现在保持额定充电电流的情况下,标准电缆的安全性是可靠的,但若要进一步加大充电功率、充电电流,电缆绝缘层的温度会超出安全上限,无法安全工作,需要辅以额外的散热措施。     

燃气涡轮无气膜动叶设计流程及分析

为了进行涡轮动叶冷却结构设计,采用一套设计流程,完成了某型涡轮第一列动叶无气膜方案设计。结果表明:管网计算设计中,得出调整后冷却结构的第一腔流量为16.85 g/s,第二腔流量为40.78 g/s,前缘最大温度为1 169 K,低于材料许用温度,满足设计要求。三维导热中的最大温度相比管网计算得出的温度有所上升,通过分析,管网计算未能考虑极值温度,因此三维导热计算是有必要的。从给出的三个截面温度场可以看出,前缘位置存在一定高温区,但最大温度低于设计温度,温度场符合设计要求。     

Thermal performance of linear Fresnel reflecting solar concentrator with trapezoidal cavity absorbers

Thermal performance of the four identical trapezoidal cavity absorbers for linear Fresnel reflecting solar device were studied and compared. The absorbers were designed for operating in conjunction with a prototype Fresnel solar reflector. Rectangular and round pipe sections were used as absorber by placing in the trapezoidal cavity. The absorber pipes were coated with ordinary dull black board paint and black nickel selective surface. The bottom of the cavity was provided with plane glass to allow the solar radiation to be reflected from the Fresnel reflector. The other three sides of the cavity absorber were insulated to reduce heat loss. Thermal performance of the Fresnel reflecting concentrator with each trapezoidal cavity absorber was studied experimentally at different concentration ratio of the reflector. The study revealed that the thermal efficiency was influenced by the concentration ratio and selective surface coating on the absorber. The thermal efficiency decreased with the increase in the concentration ratio of the Fresnel reflecting collector. The selective surface coated absorber had a significant advantage in terms of superior thermal performance as compared to ordinary black painted absorber. The round pipe (multi-tube) receiver had higher surface area to absorb solar energy as compared to rectangular pipe receiver. Thermal efficiency of the solar device with round pipe absorber was found higher (up to 8%) as compared to rectangular pipe absorber.     

外热源干扰下电缆载流量计算及通风增容分析

为了更加准确地计算外热源干扰下电缆沟电缆载流量,实现通风增容目的,建立了外热源干扰下热-流耦合三维模型。采用ANSYS仿真获得电缆温度分布,进而利用双点弦截法精确计算电缆载流量,并在不考虑外热源情况下,通过IEC标准验证了该模型的准确性。通过实例仿真分析得出,外热源功率(表面温度)每升高1K,载流量下降0.9~1.8A;载流量随距离增大而变大,直至2.5m时影响不大;电缆载流量随通风速度变大而变大,但增长梯度变小;通风温度每升高1K,载流量下降3.5A,呈线性相关趋势。这为外热源干扰下电缆沟敷设提供了最佳施工方案,且为电缆沟电缆增容提供了指导。     

Optical properties, durability, and system aspects of a new aluminium-polymer-laminated steel reflector for solar concentrators

A newly developed aluminium-polymer-laminated steel reflector for use in solar concentrators was evaluated with respect to its optical properties, durability, and reflector performance in solar thermal and photovoltaic systems. The optical properties of the reflector material were investigated using spectrophotometer and scatterometry. The durability of the reflector was tested in a climatic test chamber as well as outdoors in Älvkarleby (60.5°N, 17.4°E), Sweden. Before ageing, the solar weighted total and specular reflectance values were 82% and 77%, respectively, and the reflector scattered light isotropically. After 1 year's outdoor exposure, the total and specular solar reflectance had decreased by less than 1%. However, after 2000 h in damp heat and 1000 W/m² simulated solar radiation, the optical properties had changed significantly: The light scattering was anisotropic and the total and specular solar reflectance values had decreased to 75% and 42%, respectively. The decrease was found to be due to degradation of the protective polyethylene terephthalate (PET) layer, caused by UV radiation and high temperature. The conclusions are that the degradation is climate dependent and that PET is not suitable as a protective coating under extreme conditions, such as those in the climatic test chamber. However, the results from outdoor testing indicate that the material withstands exposure in a normal Swedish climate.     

An analysis of the characteristics of the thermal boundary layer in power law fluid

This paper presents a theoretical analysis of the heat transfer for the boundary layer flow on a continuous moving surface in power law fluid. The expressions of the thermal boundary layer thickness with the different heat conductivity coefficients are obtained according to the theory of the dimensional analysis of fluid dynamics and heat transfer. And the numerical results of CFD agree well with the proposed expressions. The estimate formulas can be successfully applied to giving the thermal boundary layer thickness.