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。     

电缆载流量计算方法的研究与提升策略

电缆载流量的科学计算方法,直接关系到电缆日常安全稳定运行,加之我国目前电缆铺设、线路规划工作日益频繁,如何准确的计量电缆的载流量,实现电缆的高效运行,已经成为电力工作者密切关注的重要内容。文章就我国电力电缆的载流量计算方式进行了研究,分别介绍了解析计算与数值计算这两种计算方式,并提出了提升我国电缆载流量计算精确度的合理策略,以期能进一步推动我国电力事业的发展。     

电力电缆载流量计算及提升的研究现状及展望

随着电力电缆载流量计算精度要求的提高和复杂敷设方式的出现,载流量的计算及提升成为了电缆的研究热点之一。首先,介绍了电缆载流量计算的系数法、热路法和数值法,讨论了目前的研究对象和研究方法。然后,探讨了电缆载流量的提升方式,包括敷设环境、敷设方案和负荷分配的优化提升。最后,对电缆载流量计算及提升方法进行总结和展望。     

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。     

电缆导体温度的推算方法及应用

分布式光纤测温(DTS)技术已经在电缆上得到应用,这为准确计算运行中电力电缆导体温度,掌握电缆真实载流量创造了条件。应用集中参数法的数学模型,推出根据电缆外护套温度计算导体温度的算法,对影响计算精度的因素进行了讨论。最后介绍了根据这种算法编制的软件的应用情况。     

地下敷设多根电缆系统载流量的外部热阻综合系数的估算

电力电缆系统的等值外部热阻(ETR)是确定电缆载流量的基本参数。关于各种不同的电缆布置和环境参数对 ETR 的变化,特别是确定各种不同的参数(单独的或综合的)对电缆载流量的影响,是人们关注的主要问题。基于对各种电缆系统的周密分析,提出了估算电缆和环境参数的改变对电缆载流量计算值影响的简易方法。该方法引用多根电缆系统的 ETR 系数及其所有的线性特性。介绍了这种方法对几种电缆系统的应用实例。     

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。     

包扎电缆的载流量

对于核电站中从电缆沟和管道引接到设备或其它电缆沟或管道的电力电缆,常以耐热的硅布带包扎露裸于管道外的电缆,以满足核管理委员会(NRC)管理导则1.75和 IEEE384标准所要求的空间距离,但对包扎电缆载流量有所影响。应用基于 Neher-HcGrath 法的解析方程,可对包扎电缆载流量进行快速计算。从对各种不同包扎方法和结构的电缆载流量的试验结果表明,解析方法在确定包扎电缆载流量方面是相当准确的。     

交联电缆集群敷设载流量的数值计算

在人口稠密的大城市,电力通常通过直埋电力电缆集群来传输。电缆载流量是电缆设计和运行中的一个重要参数。IEC 60287标准给出了单一媒质即均匀土壤中电缆群稳态载流量的计算方法,并给出了有回填土的非单一媒质中电缆群的载流量修正计算方法。为给电缆工程的设计与运行提供科学依据,采用基于场路结合的有限差分法,提出了非单一媒质中电缆群的载流量数值计算方法,深入研究了不均匀土壤中的电缆载流量及其影响因素。计算结果表明,IEC外部热阻修正计算方法的计算精度与回填土热阻系数有关。回填土热阻系数较大时,IEC计算载流量显著偏低。     

基于热效应的电力电缆及其终端在线检测技术

电力电缆及其终端的表面温度检测是目前电力运行部门常用的检测方法,但由于电缆及其终端的热分布受物理结构、载流量等条件影响,所以某一点的表面温度不能准确反映电缆及其终端内部的热状态。本文研究了基于热效应的电力电缆及其终端的在线诊断技术,计算了三相环氧电缆终端的线芯温度、表面温度以及载流量之间的关系,为电力电缆及其附件的热检测提供了数值依据     

10 kV中压电力电缆载流量的选用分析

在中压电力电缆设计和使用中,载流量是一项非常重要的参数,目前国内文献关于载流量选用和计算的内容较少,多以《电线电缆载流量》作为选用依据,但实际工作中发现相关标准和文献对电缆载流量给出的参考数值偏差较大,给实际选用带来困难。从现有标准和文献给出的载流量参考数值入手,通过对比列出其中差异,并选取10 kV中压电力电缆中有代表性的规格,以参数计算的方式,对数值进行校验,提出差异化分析和计算的思路,最终发现相关标准和文献针对电缆空气敷设条件下的载流量均较为合理,而《电线电缆载流量》关于土壤敷设条件下的载流量有明显偏离。     

电力电缆周期性负荷载流量计算方法综述

介绍了电力电缆周期性载流量计算解析法的发展历程,并根据电缆的敷设方式、运行条件、周围环境的不同,对周期性负荷因数计算进行了分类概述。由于阶跃函数电流持续时间长短不同,因此分别建立长时及短时电缆绝缘暂态热路模型,对高压电缆本体暂态温升进行了研究;并对电缆表面至外界环境温升与敷设条件的关系进行了分析;最后对不同运行状态下电力电缆周期性负荷因数的影响因素进行了分类与定性分析;同时还指出了周期性载流量计算的不足之处,并针对实际问题提出了建议。     

基于VC++的电力电缆载流量计算软件系统开发

载流量是影响电力电缆使用寿命的重要因素,对于电力电缆的设计及其运行维护都有十分重要的参考价值。鉴于目前载流量计算手工化以及过程繁琐的现状,我们利用VC++语言,采用面向对象的程序设计方法,开发了一套电力电缆载流量计算软件。其特别之处在于,它不仅具有强大的载流量计算功能,而且增加了根据电缆外护套温度测算电缆线芯温度的功能,使该软件不仅使用于电缆设计生产部门,同时可以为电缆运行和维护单位提供电缆载流量的裕度评估,为电缆的增容和扩容提供理论依据。文章简要介绍了软件实现的理论基础、设计思路和基本功能,并对软件计算的准确程度进行了试验验证。     

采用MATLAB仿真的变电站高压进线温度场和载流量数值计算

随着电力电缆在输配电线路中的广泛应用,准确确定电力电缆及其周围环境温度场的分布和电缆的载流量对于提高电力电缆的使用率、动态调整负荷具有重要的意义。为此,以地下排管敷设的交联聚乙烯电力电缆为研究对象,其实际模型为1个容量为250MVA、额定电压为230kV的变电站的高压进线。根据传热学和有限元法(finite element method,FEM)基本原理,建立了1种基于有限元法的水泥排管敷设电缆温度场计算模型,并对电缆及其周围环境的求解区域进行复合有限三角形单元剖分,即对电缆区域进行较密集的网格划分,而对电缆周围的土壤区域则进行较为稀疏的网格划分,以提高程序的运算精度和运行速度。结果表明:用MATLAB软件仿真,从而得到电缆及其周围环境的温度场分布,迭代计算了排管敷设交联聚乙烯电缆的载流量。证明使用有限元的方法分析地下电缆温度场,为电力工程中电缆载流量确定提供了一个比较可靠的计算方法。     

基于有限元算法的电缆动态流量计算方法研究

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,是输电线路运行经济性和安全性的重要保障。然而,电力电缆因其自身结构特点和运行工况的复杂性,造成了计算电缆载流量的困难。采用高效精确的有限元法来计算电缆载流量,将电缆和敷设环境的截面进行单元划分,将电缆载流量计算转化为对单元顶点温度求极值的问题。采用有限元算法来计算电缆载流量,在保证计算速度满足工程应用要求的同时,提高了计算精度。     

电缆载流量计算方法研究

对NM法、IEC法、数值计算法等多种电缆载流量计算方法进行了介绍,并进行了综合比较,提出了未来算法发展建议。     

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。     

电缆沟敷设方式下电缆温度场计算模型

针对电缆沟敷设方式下电力电缆的广泛应用以及传统方法载流量计算参数较难确定的不足,根据传热学的基本原理,利用有限单元自动划分法,建立了一种基于有限元法的电缆载流量计算模型,能够按照实际敷设情况的变化对模型参数进行修改。根据电缆的结构参数和周围敷设区域的物性参数分析了电缆沟中电缆区域温度场分布情况,并提出了一种基于二分法来计算电缆载流量的方法。可为优化电缆敷设方案提供理论依据。     

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.     

10kV配网电缆温度场和载流量计算分析

为确保电缆能安全、正常工作,又充分发挥电缆的输送能力,采用精确方法预计地下电缆的载流量具有重要意义。针对10 kV配网常用三芯电力电缆,结合传热知识对10 kV配网直埋电缆温度场进行分析,构造出载流量和热流密度间的换算关系和边界条件,建立直埋三芯电力电缆的温度场模型,对电缆温度场和载流量进行仿真计算。在此基础上,基于IEC 60857给出的解析计算式进行验证分析,误差不超过0.6%,且与Q/GDW 512—2010《电力电缆线路运行规程》中规定的载流量值相差不大,误差不超过4%。最后,利用建立的地下直埋电缆温度场模型,分析了影响土壤直埋电缆载流量的影响因素及各因素对载流量的影响规律,为工程实际提供参考依据。