铝合金电缆与铜电缆过载暂态温升过程对比分析

以常见的水平排布的直埋单芯电缆为例,采用通过暂态热路法和有限元法,在等载流量情况下,计算两种电缆在突然过载后由90 ℃的稳态运行情况暂态向105 ℃的稳态过渡过程中的热时间常数,结果表明:相同的载流量时铝合金电缆的热时间常数大于铜电缆,即通过相同的时间,铝合金电缆的温升低于铜缆,暂态热路法和有限元法计算结果接近,过载情况下铝合金电缆具有较为优良的性能。     

高压直流电缆稳态载流量解析计算方法

高压直流电缆稳态载流量的准确计算对于其传输能力的充分利用具有重要意义。首先,提出了高压直流电缆稳态载流量解析计算方法,该方法同时考虑了线芯导体最高长期允许温度和绝缘层最大允许温差。其次,利用该方法对?160 kV交联聚乙烯直流电缆稳态载流量进行了计算,并用有限元法进行了验证。最后,研究了敷设环境温度、线芯导体最高长期允许温度和绝缘层最大允许温差对直流电缆稳态载流量的影响规律,发现考虑线芯导体最高长期允许温度和考虑绝缘层最大允许温差的直流电缆稳态载流量随敷设环境温度的变化曲线可能存在交点,当敷设环境温度高于交点温度时,线芯导体最高长期允许温度决定了稳态载流量;当敷设环境温度低于交点温度时,绝缘层最大允许温差决定了稳态载流量。     

一种短时负荷直流脉冲电缆的截面积设计计算

在电缆设计中,电缆载流量是电缆运行中受环境条件和负荷影响的重要动态运行参数,涉及输电线路的安全可靠、经济合理运行,以及电缆寿命问题[1]. 在根据电缆载流量设计电缆时,我们一般考虑的是其长期稳定的负载能力,可以通过稳态下的电缆导体温度计算得出相应截面积.但在一些特殊场合,电缆的运行状态可能还没有达到极限运行温度或短暂超...     

极端高温下10kV电缆中间接头载流量分析

随着世界各地夏季环境温度不断升高,电缆中间接头的工作环境正在恶化。为此,文中基于有限元法建立10 kV三芯电缆及其中间接头仿真模型,分析不同环境温度和不同电流下中间接头的温度分布。首先,开展温升试验,得到电缆中间接头表面的稳态温度,验证仿真模型的准确性;然后,拟合不同环境温度下中间接头高压载流导体表面温度与电流的函数关系,以此可以计算不同极端环境温度下中间接头的极限安全载流量。结果表明,环境温度升高对中间接头高压载流导体表面的温度分布趋势几乎没有影响,在外护套外表面处也满足此规律。中间接头高压载流导体表面温度与电流近似成二次函数关系。当电流幅值为480 A、环境温度为75 ℃时,高压载流导体表面与外护套外表面最高温度分别是环境温度为30 ℃时的1.57倍与1.69倍。当环境温度超过55 ℃时,按照国标规定的持续允许载流量会使中间接头高压铜导体表面温度超过最高允许运行温度90 ℃。考虑到自2020年起夏季环境温度持续增加,现行国标中10 kV铜导体三芯交联聚乙烯绝缘电缆中间接头的持续允许载流量须被修正。     

电缆典型敷设方式下温度场分布及载流量计算

本文以220kV 2 500mm2截面电力电缆为例,采用有限元方法计算了含4回电缆的电缆群在3种典型敷设方式下加载不同负荷电流时的温度场分布情况,并采用双点弦截法计算了电缆群在不同环境温度时的载流量。通过计算分析得出:隧道敷设时电缆导体最高温度最低,且电缆载流量随环境温度升高而降低,当环境温度为10℃时,电缆的运行载流量超过环境温度为40℃时的20%以上。     

舰用铝合金电缆应用可行性分析

通过分析铝合金电缆的特点,对比同等载流量情况下的铜芯与铝合金导体电缆外径、质量。结合舰用电缆的使用环境,可知铝合金电缆不适用于消防要求较高的舰船舱室,且需专用铜铝过渡端子,压接工具由厂家专门配套,维护保养周期较长。探索铝合金电缆在舰船领域的应用可行性,对未来舰船装备的发展具有深远意义。     

回流导体提升单芯海底电力电缆载流量研究

采用回流导体能提升单芯海底电力电缆载流量,但是目前国内缺少回流导体对海底电缆载流量影响的相关研究。为此,在IEC 60287标准基础上建立两种不同回流导体结构海底电缆的集中参数热路模型以及相应的载流量计算方法,分析了不同结构的回流导体对高压海底电缆损耗和载流量的影响,评估了不同截面积的回流导体对海底电缆损耗和载流量的影响。结果表明,内部回流导体能够有效降低电缆损耗,从而提升电缆载流量;回流导体截面积从0 mm~2增加到500 mm~2,电缆载流量也随之增加34.7%。所研究的结果能够为具有回流导体结构的海底电缆的设计和选型提供理论依据。     

高压直流电缆直流载流量计算和验证

为了掌握高压直流电缆直流载流量,最大限度的利用电缆的输送能力,通过理论计算与试验测量结合的方式,研究了±535kV高压直流电缆直流载流量。基于IEC60287计算了导体运行温度为70℃和90℃时的直流载流量,同时搭建了载流量试验回路,实测了运行温度为70℃和90℃时的直流载流量。试验表明,自由空气中敷设、电缆不受日光直接照射,70℃的载流量为3 266A,90℃的载流量为3 682A,90℃运行与70℃运行相比载流量提升12.7%;高压直流电缆载流量理论计算结果与实测结果基本一致,两者相差不超过0.5%。     

厦门±320kV柔性直流电缆输电工程电缆选型和敷设

厦门±320 k V柔性直流输电工程是目前世界上电压等级最高的柔性直流输电工程,该工程面临诸多难题。为此,探讨了该工程交联电缆及附件的选型原则、电缆运行温度、单段电缆长度、载流量截面、电缆敷设方式及交直流电缆共沟敷设等参数,为该工程构建中的技术难点提供了合理的解决方案。结果表明:当该工程中直流电缆运行温度取70℃时,电缆具有较好的绝缘性能;当电缆导体的截面积取1 800 mm2时,载流量为1 617 A,满足工程要求;当单段电缆长度取962 m时,可减少电缆接头、降低工程造价;电缆附件应选择现场注塑式;暂态和稳态情况下,采用交直流电缆共沟敷设可以满足安全稳定要求。     

城市配电网电缆的选择与敷设

1.配电网电缆截面的选择 首先谈一下电缆芯线材质的确定,一般情况下应优先选用铝芯。同面积的铜芯比铝芯的允许载流量虽可增加30％左右,但计及容量差异时,耗材量约增加2倍。按近年来电缆的出厂价计算,铜芯电缆要贵1.4～2.2倍,因此仍宜继续执行“以铝代铜”的技术政策。 但在同样条件下,铜芯电缆比铝芯电缆的连接可靠,安全性较高。铜与铜导体的接触电阻比铝与     

计及套管内气–液介质流体特性的高压直流电缆终端优化模型研究EI北大核心CSCD

为探究不同负荷条件下直流电缆终端内部的多物理场状态,基于电磁场、温度场、计算流体力学的基本理论搭建直流电缆终端的多物理场耦合模型,并且根据三场之间的关系对其进行双向全耦合。该文提出一种基于阻尼系数的变步长高度非线性求解方法,有效解决了求解时因时间尺度差异造成的计算收敛性与计算成本间的矛盾。通过红外热成像仪测量实验中带负荷±160k V高压直流电缆的套管表面温度,验证了该仿真模型的准确性。研究发现,温升所致的电场反转在过负荷时会引发应力锥根部电场畸变,此现象在导体最高温度70℃之后尤为明显,进而结合国家及行业的相关标准,可确定其载流量为1140A,略小于相同导体截面积直流电缆的载流量。该研究可为通过表面温度评估直流电缆终端的内部状态提供参考。     

基于材料导热系数的单芯高压电缆导体温度动态分析

电缆导体温度是电缆安全运行的重要参数,基于110 kV交联聚乙烯单芯电缆的稳态等效热路,运用节点法从理论上推导了稳态下电缆导体温度与各层结构材料的导热系数的关系式,利用归一化灵敏度原理分析了导体温度对电缆各层结构材料的导热系数改变的灵敏程度,并设计了阶跃电流温升试验。理论推导和分析试验数据得到:稳态时,电缆导体温度对各层结构材料导热系数的灵敏度与材料的导热系数成反比;稳态时电缆导体温度计算值对气隙层、绝缘层导热系数灵敏,而对垫层、外护套导热系数不灵敏。由此可为实现电缆导体温度和载流量的准确计算,如何准确选取电缆的物性参数提供参考。     

隧道敷设条件下超高压电力电缆热-流场耦合分析

电缆载流量是电力电缆运行中的重要参数。为给敷设于隧道中的超高压电缆运行提供参考,文中根据实际电缆隧道结构和内部电缆排布方式,运用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立电缆隧道三维几何模型,进行温度场和流体场的耦合仿真计算。采用有限元法,对不同运行方式和环境条件下的温度场和流体场分布规律进行分析,计算隧道敷设超高压电力电缆载流量。研究表明：最高温度出现在电缆导体处,温度沿着电缆径向逐渐降低,出口截面处的温度和风速相对入口截面处有所增大;随着电流负载增加,电缆发热对周围环境温度的影响也随之增加;双回路和4回路敷设时电缆稳态载流量高于8回路敷设时电缆稳态载流量;电缆表面温度随着通风速率的增加而逐渐减小。     

±500 kV高压直流XLPE电缆温度分布及其影响因素研究

温度分布是直流电缆运维检修的重要参数之一。由于高压直流输电起步较晚，高压直流电缆的研究不如交流电缆丰富、深入，因此对其温度分布影响因素的研究具有重要意义。通过Comsol有限元软件建立二维对称模型，计算±500 kV高压直流XLPE电缆稳态运行时的温度分布，求出适合电缆长期运行的载流量，并从载流量和环境温度两方面研究温度分布变化。仿真结果表明：载流量对温度分布变化具有较大的影响，当环境温度高于15℃时，导体温度约束载流量大小，环境温度低于15℃时，绝缘层最大允许温差约束载流量大小。最后通过实验验证了仿真的正确性。     

从导体温度浅谈电缆导体截面的选择

正在电气设计工作中,工程师往往会遇到这样的困惑,对于相同的计算电流,在没有匹配规格载流量的三芯电缆可供选择的情况下,是选择两根规格和导体截面完全相同,载流量为计算电流一半的三芯电缆;还是选择三根规格和截面相同,载流量与计算电流匹配的单芯     

基于实时测量数据的电缆稳态载流量计算

电缆载流量的准确计算对电缆动态增容的实现至关重要。为了准确评估不同运行条件下电缆的稳态载流量,搭建了基于实时测量数据的电缆稳态热路模型,实现了对电缆实时稳态载流量的求解,并设计了电缆稳态温升实验验证模型的可靠性。实验结果和计算结果对比表明,不同稳态条件下电缆实时稳态载流量计算误差均为负值,且误差绝对值不超过5%,计算结果准确度能够满足工程应用的需求。电缆实时稳态载流量算法可以为电缆的运行管理和电力调度的决策提供参考依据。     

明敷电缆载流量的确定

1影响明敷电缆载流量的因素 （I）电缆的材质。如铜或者铝导体的电阻率和损耗大小、绝缘材料的允许长期工作温度等。因此,采用合格的导体材料制作电缆是电缆载流量得到保证的前提。     

新型输电电缆动态增容系统设计与应用

针对输电在线监测系统中电缆温度监测的单一性问题,本文提出了一种基于集中运算的动态增容算法模型。通过将光纤测温与护层电流监测相结合,对实时导体温度与载流量,短时载流量和周期性载流量进行计算。该计算模型能实时分析电缆表面温度的分布数据,发现潜在异常点,实现故障早期预警,而且可动态计算电缆导体温度及允许电流,给输电部门提供电缆短时载流量负荷分析以及周期性载流量的特征分析结果。在确保电缆运行安全的前提下,可实现充分利用电缆输送能力的目标。     

320kV交联聚乙烯绝缘直流电缆电气特性研究

在进行直流电缆的绝缘结构设计和优化时,其电场分布特性是重要的参考依据.通过COMSOL仿真软件建立了320 kV直流电缆的简化模型,并研究其稳态和暂态电气特性规律,然后通过试验对仿真模型的可靠性进行验证.结果表明:以导体最高温度和绝缘层内外表面最大温差为约束条件,当环境温度低于12℃时,直流电缆载流量的决定性因素为绝缘层的内外温差(20℃),当环境温度高于12℃时,直流电缆载流量的决定性因素为导体最高工作温度(70℃);在仿真操作冲击试验、雷电冲击试验及绝缘温差30℃下负荷循环试验过程中,分别得出暂态和稳态最大击穿场强为58 kV/mm、25 kV/mm,对比直流绝缘材料性能参数可知直流电缆结构满足设计要求.试验表明COMSOL多物理场仿真模拟对于直流电缆的结构设计具有重要的指导意义.     

电缆分布式光纤测温系统测量结果符合性的比对试验

为验证应用在电缆线路上的分布式光纤测温系统(DTS)对电缆导体温度和动态载流量计算的符合性,实时测量了不同的敷设环境下电缆在施加相应的负荷电流时的导体温度,以此验证了DTS的导体温度和动态载流量计算符合性,并完成了隧道、直埋等典型敷设环境条件下的周期负荷、随机负荷电流等条件下验证试验研究。结果表明,比对试验方法可有效判断应用在电缆线路上的DTS的性能;有效验证DTS对电缆导体温度和动态载流量计算的符合性;提高DTS计算的精确性;提高DTS在电缆线路安全运行中应用的作用。