电力电缆温度场与载流量计算软件设计

针对电力电缆温度场的仿真问题和载流量的计算问题,基于有限元方法和等效热阻法开发了电力电缆温度场与载流量计算软件。软件采用面向对象的Visual C#语言以及Microsoft Visual Studio平台上的Windows Presentation Foundation技术,具有高度模块化的视图层、控制层和模型层三层软件架构。该软件实现了电缆载流量的解析计算与数值计算、电缆温度场的数值分析及其数据可视化等功能,并使用电缆厂的技术数据对软件的计算准确性进行了测试。与其他商业软件相比,该软件在电缆参数计算领域更具专业性,而且节省了建立电缆有限元模型的时间。     

地下直埋电力电缆周期载流量的数值计算

电力电缆载流量是电缆运行中的一个重要参数,其值是在电缆电流恒定的条件下得到的.但电力系统实际运行时,负荷电流一般是周期性变化的.IEC 60853给出了均匀土壤中直埋电缆日周期性负荷因数的计算方法.本文基于有限差分法,编制了电力电缆暂态温度场数值计算程序,并采用该程序计算了均匀土壤和不均匀土壤中直埋电缆的日周期性负荷因数.计算结果表明:以数值计算方法为依据可进一步提高电缆的输送能力.     

直埋地下电缆温度场和载流量的数值计算

高压电力输送在城市一般都采用地下电缆的形式。为确保电缆能够安全，正常的工作，采用精确的方法预计地下电缆的载流量与热特性其意义是很大的。本文采用有限差分法，用坐标组合的方式对土壤区域和电缆区域分别进行计算，最终确定了任意敷设方式下电缆允许的载流量。由于土壤的导热系数对电缆的载流量有很大影响，为此特别搭建土壤导热系数实验台，用于精确的测量土壤的导热系数。     

直埋电缆长期温升影响因素分析

直埋电缆的温度场决定了其载流量的大小,是电缆运行中最重要的问题之一。与架空线路相比,电缆的温升时间一般比较长,而地表的气温不断的发生昼夜和季节性变化,因此电缆温度场分析中有必要把实际气温变化作为边界条件。文中通过有限体积法对电缆温度场进行了计算,将气象站实测地表气温作为计算边界条件,得到了电缆敷设后长时间内的温度场变化情况,并对不同影响因素进行了分析。     

电力电缆载流量计算的研究与发展

电力电缆的载流量因受敷设方式、运行条件和周围环境等因素的影响而不易确定,准确计算各种复杂条件下电缆的载流量,对确保电缆的安全、经济运行具有重要的意义。文中介绍了电力电缆载流量计算的解析法和数值法的发展过程,分析了NM理论的不足和对它的改进,以及IEC60287载流量计算标准的基本内容和应用局限;介绍了三种主要的数值计算方法(有限差方法、边界元法和有限元法)在电缆载流量计算中的应用,并对这三种数值计算法的特点进行了论述。最后,建议在上述研究方法的基础上,针对具体的实际问题,提出后续研究的内容及方法。     

三芯电缆载流量及温度场计算的有限元法

针对直埋方式的三芯交联聚乙烯（XLPE）电力电缆利用有限元法能任意布置结点和网格的特点,建立了地下电缆温度场计算模型,阐述了其计算原理.通过实例计算结果与实验数据对比表明,采用有限元法分析电力电缆载流量和温度场切实可行,且计算精确度高.     

高压电力电缆温度场和载流量评估研究动态

为了提高电力电缆的利用率和安全可靠性,电力电缆温度场和载流量分析受到了相关研究人员的广泛关注。通过对现有研究现状分析,基于热路的解析计算、数值分析、试验和温度在线监测等方法已经应用于电力电缆温度场和载流量分析计算中;考虑土壤中水分迁移、排管等敷设方式下的内含封闭空气层等情况下的外部热阻是目前热路解析计算方式的研究重点;耦合求解水分迁移场、内部空气流场、温度场和电磁场是数值分析方法的研究重点;对于电缆不含光纤测温的回路,利用测温与数值分析方法相结合是确定实时动态载流量的研究重点。综合分析可知,外部热阻、多场耦合、实时动态载流量将是未来电力电缆群温度场和载流量分析的关键技术。     

电力电缆载流量计算的方法与发展

电力电缆的载流量因受敷设方式、运行条件和周围环境等因素的影响而不易确定,准确计算各种复杂条件下电缆的载流量,对确保电缆的安全、经济运行具有重要的意义。介绍了电力电缆载流量计算的解析法和数值法的发展过程,首先分析了NM理论的不足和对它的改进,以及IEC60287载流量计算标准的基本内容和应用局限。其次介绍了三种主要的数值计算方法(有限差方法、边界元法和有限元法)在电缆载流量计算中的应用,并对这三种数值计算法的特点进行了论述。     

电力电缆温度场的数学模型建立

电力电缆长期在各种复杂环境下使用,并且施加有电压,在一定条件下就会发生绝缘劣化的现象。电缆绝缘劣化将导致绝缘强度降低、介质损耗增大,若不及早发现这些特征,将导致供电系统故障。温升是故障的主要表征,建立准确的数学模型,准确计算电力电缆的线芯温度,可有效提高供电可靠性。     

电力电缆载流量计算视窗化

相对于电压而言电缆载流量是电缆运行中重要的动态参数。在正常情况下它决定着电缆使用寿命。我国电缆载流量计算的行业标准 JB/T10 181- 2 0 0 0等同于 IEC6 0 2 87标准。电缆载流量计算软件化是发展的必然趋势。它将以现场为条件的动态视窗参数取代静态的载流量表 ,从而在使用方面更接近现场环境条件并从繁琐的数字计算解放出来。采用 VB编程是电力电缆载流量计算视窗化最理想的计算手段之一。我们将以XL PE电缆为契机向电力电缆载流量计算视窗化进军。     

沟槽电缆温度场和载流量的数值计算

沟槽敷设方式下电缆附近的温度场同时受到周围空气、周围土壤和地表空气的影响,对其温度场的分析有助于准确确定沟槽电缆的载流量。该温度场中的热传递过程是流固耦合的,固体区域用热传导微分方程描述,沟槽内空气采用动量方程、能量方程和连续性方程与热辐射方程描述,流体和固体间热传递采用迭代法求解。采用三维有限元和涡量-流函数耦合求解上述热扩散方程,求得整个场域的温度场分布图和沟槽内空气层的流动方程,然后利用迭代法计算沟槽内电缆的载流量,直到导体温度为363K。计算结果显示,沟槽内存在较强的空气自然对流散热,沟槽内单根400mm2 YJV22XLPE电力电缆的载流量为825A,比直埋载流量提高了30%,比排管敷设载流量提高了51.9%。研究结果表明利用有限元和涡量-流函数,可以准确计算沟槽敷设电缆群的流场和温度场分布,从而准确计算沟槽敷设电缆的载流量。     

基于多场耦合模型的海底电缆载流量和温度场计算研究

海底电缆将电能输送至陆上升压站过程中,各路径段敷设方式下其载流量和温升都对其输送稳定性有着重要影响,电缆载流量和温度场的准确计算对提升电能输送的可靠性与经济性都有着重要意义。文章结合电缆敷设条件,利用COMSOL有限元分析软件建立了基于电磁场、流体场和传热场的多物理场耦合模型,分析了电缆沟内敷设电缆的温度场变化,研究了不同敷设方式对电缆载流量大小的影响。数据表明,电缆敷设的位置和回路数会对电缆载流量产生影响,不规范的敷设位置和密集的回路数都会降低载流量值。因此在工程中应严格按照规范敷设电缆,同时确定适当的回路数以提升运行经济性。     

电力电缆短期允许负载电流的计算

综合了空气中、直接埋地两种敷设下电力电缆短期允许负载电流的计算方法,研究了其中土壤划分区域个数的选择、短时负载前电缆非满载运行下线芯温度的确定等问题并参考载流量计算中相关参数的确定方式,给出了电缆在直埋更换回填土以及水泥槽中管道敷设情况下的短期负载电流计算公式,并以简单计算验证其正确性。相关设计思想可供其它敷设方式的电缆短期负载电流计算参考。     

不均匀土壤中电缆集群的优化运行

电力电缆集群在统一的栽流量下运行,未能充分挖掘电缆的输送能力.为提高地下电缆集群的总体输送能力,本文采用基于有限差分法的电缆温度场数值计算程序和人工鱼群优化算法,以电缆群电流之和最大为目标函数,以所有电缆温度低于其最高额定温度为约束条件,确定带回填土的电缆集群每一回路的优化运行电流.计算结果表明,回填土热阻系数较大时,...     

基于VB的电力电缆载流量截面选择软件系统开发

电线、电缆载流量截面是电气工程设计人员选择电线、电缆时主要考虑的因素。一般的电线电缆选择手册中会给出电线电缆相应截面对应的载流量,选择基本的载流量后乘以修正系数,如环境温度、土壤热阻系数、多回路电缆束、敷设方式等。利用VB语言开发了电力电缆载流量截面选择软件。可提高选择电线电缆载流量截面的工作效率。     

土壤直埋110 kV电缆中间接头稳态载流量仿真研究

针对目前没有成熟的交流电缆中间接头载流量校核方法,搭建了土壤直埋110 kV电缆中间接头和电缆本体稳态载流量三维仿真模型,利用有限元对比研究环境温度、土壤导热系数和敷设深度对电缆中间接头和本体稳态载流量的影响规律。结果表明：在不同环境温度、土壤导热系数和敷设深度下,电缆中间接头载流量始终小于电缆本体载流量,土壤导热系数为0.5 W·(m·K)^-1、环境温度为293 K以及敷设深度为1.75 m时的中间接头载流量相较于相同条件下的本体载流量减小了10.8%。因此,如按照电缆本体载流量校核电缆载流能力,将导致中间接头主绝缘处于加速热老化状态。为确保电缆长期稳定运行,建议以本体载流量确定电缆载流时应留有一定裕度。     

基于温度概率预测的地下电力电缆可靠性模型研究

地下电力电缆周围气象温度具有不确定性。通过考虑气象温度对地下电力电缆可靠运行的实时影响,借助广义极值分布(Generalized extreme value distribution,GEV)对气象温度进行概率分布拟合,在此基础上分析了地下电力电缆的温度场和热阻等效电路,提出了基于温度概率预测的地下电力电缆可靠性模型,从而有效预测地下电力电缆的导体温度。数值仿真计算与实际测量结果的比较验证了该预测模型的有效性和准确性,为地下电力电缆可靠运行和温度在线监测提供了重要的技术支撑。     

提高海底电力电缆载流量的方法探讨

由于海底电力电缆的应用日益广泛,对其载流量的相关问题的研究也越来越重要.从海底电缆的生产和施工角度,提出了影响载流量的原因,包括导体截面大小、运行环境的热阻影响、接地系统环流的影响等环节,并加以分析和归纳,从而提出了提高海底电缆载流量的方法,并对它们的特点进行了论述和比较.     

交联电缆额定载流量计算的软件实现

结合工程实践,在IEC-60287标准的基础上,以图形化的方式实现了交联聚乙烯绝缘电力电缆额定载流量的计算。本文从电缆结构选择、敷设方式选择、环境参数输入和计算结果打印等多个方面介绍了软件的设计思路、理论基础和实现方法。最后通过典型布置时的试验验证了软件的有效性。     

利用模拟热荷法计算地下电缆稳态温度场

根据电场和温度场的相似性,提出了用于计算地下电缆群稳态温度场的模拟热荷法。利用热路的方法将电缆金属套损耗和铠装层损耗归算到电缆导体。利用调和平均法对电缆导体外的多层介质进行处理,最终将电缆等效为导体和外护层的2层结构。根据换热量相等的原则,将地表空气对流换热系数等效为一定厚度的土壤。在电缆线芯和空气中用模拟热荷代替原来的线芯损耗和空气对土壤温度场的影响。然后根据镜像法,按照地表空气等温、导体等温以及外护层和土壤边界温度梯度相同列出约束方程组。利用高斯法求解方程组,求得地下电缆群稳态温度场的分布。试验和有限元仿真验证了模拟热荷法在地下电缆群稳态温度场计算中的有效性。