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。     

电缆温度场的有限元分析

针对地下电缆结构和敷设过程中影响地下电缆输送能力的问题,应采取有效的方法对电缆的载流量和温度场进行准确分析计算.根据传热学原理,提出用有限元方法分析给定电缆负荷载流量和地下电缆温度场分布较为适宜.将该方法与IEC标准进行对比,完全符合要求.     

模块化变电站新型电缆通道应用研究

研究110 kV紧凑型模块化变电站通用设计方案,发现常规电缆通道在模块化通用设计方案中存在易与独立基础施工发生碰撞的问题。针对该问题提出一种融合电缆隧道与电缆沟优点的新型电缆通道构造样式,利用三维设计技术开展电缆敷设方案论证,并利用有限元软件进行结构论证,该问题得到解决并形成了新型电缆通道设计成果。     

变电站电缆预警与消防综合系统及其敷设方法

针对目前变电站电缆监控措施较单一,没有专门针对电缆敷设区域特点的消防监控系统的情况,对不同电缆铺设区域特点进行分析,并设计对应的电缆综合探测、预警与消防系统,以改善变电站的火灾预警和消防效果。     

电缆不同敷设方式下温度场与载流量的仿真计算

电缆广泛应用于现代城市配电网中,其运行可靠性与电缆的载流量与温升关系密切,精确计算电缆的载流量和温度场分布对于电网的可靠、经济运行具有重要意义。文章结合电缆的损耗对电缆沟的生热、散热过程进行了分析。采用COMSOL有限元多物理场分析软件,运用有限元分析方法模拟了8.7/15 k V YJV 1析软件,的XLPE三回路电力电缆沟正常敷设与不规则敷设情况下的载流量与温度场分布。数据证明,电缆敷设的位置与密集程度影响着电缆的载流量,密集程度越高,载流量越低。因此,按照规程要求分层敷设电缆束才能降低电缆的工作温度及延长寿命,电缆集群不宜集中敷设于底部。     

直流±250 kV海底电缆J型管段载流量提升研究北大核心CSCD

J型管作为新型电力系统中新能源海上风电送出系统海底电缆的保护装置,其存在会阻碍海缆对外散热,制约整条风电送出线路的载流量。为了提高J型管段海缆载流量,文中建立了典型J型管段流体—温度耦合数值模型,仿真分析了环境风速、太阳辐射、环境温度对直流±250 kV海底电缆封闭J型管系统温度场的影响规律,确定J型管载流量瓶颈位置,提出了一种J型管外壁开孔配合平台开孔引入外界风的J型管载流量提升方法,验证了仿真模型与算法的正确性。结果表明与全封闭J型管系统相比,J型管外壁开孔配合平台开孔能有效降低海缆温度,环境风速较低为1 m/s时载流量可有效提升13.98%。研究结果为指导J型管设计提升J型管段海缆载流量提供了新的解决方案。     

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。     

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。     

基于有限元法的排管敷设电缆温度场和载流量的计算研究

电力行业长期以来使用IEC 60287标准对地下电缆温度场和载流量进行计算,但该方法只适用于简单条件下的结果计算,不适用于过程分析。为研究排管敷设电缆工作时温度场和载流量之间的相互关系,为分析不同外界条件对温度场和载流量的影响情况,利用有限元法建立了排管敷设电缆温度场的仿真模型,对电缆的温度和载流量进行计算和分析。用IEC 60287标准对仿真模型进行验算,验证了仿真模型的有效性和准确性。由仿真结果可知,电缆工作时热量呈辐射型向四周传递,最终经过地表和左右远处土壤进行散热;管道内部受空气影响而难以散热。对地表温度、电缆间距和埋深等参数进行调整,分析了不同外界条件对排管敷设电缆温度场和载流量的影响,得出电缆间距在0.5 m、埋设深度在1.5 m以内时,调整间距和埋深会对电缆的温度和载流量产生较大影响。     

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。     

电力电缆运行温度场变化及在线监测技术研究

电力电缆在高压和大电流状态下长期运行,由于各种故障引起的温度升高会导致电缆过热或绝缘性能下降。文中在分析电缆结构和温度场的基础上,建立了电缆温度场有限元模型,完成了电缆沟敷设和电缆中间接头的热分析,通过热分析确定其过热位置,为温度传感器的布置提供理论支持。完成了电缆沟温度在线监测系统设计方案,能够实时采集电缆沟温度数据。该研究为电力电缆智能化监测的发展提供了参考和借鉴。     

基于多传感器数据融合的档案存放安全性预警系统研究

针对目前电力档案存放安全性预警工作存在的信息反馈滞后、预警干预机制不完善、风险管控能力较弱等问题,开发了一款基于多传感器数据融合的档案存放安全性预警系统。通过构建面向多维参数的传感器集群网络,引入改进过的多传感器数据融合算法并融入预警分类器建立面向电力档案的动态预警模型,在MATLAB2016b环境下进行模型效能仿真验证,较好解决了多维应用背景下的电力档案存放安全性预警过程中人力耗费与实际效能失衡、信息反馈滞后等问题,具有动态预警精准、泛化预警能力强、风险管控变化趋势预估效率高等优势。以国家电网某省电力公司为效能评价载体,利用VS2012平台开发了验证环境并对模型进行了实证分析,分析结果表明,所提模型可以实现全方位的电力档案存放安全性动态预警,在预警实时性、模型拟合度、信息过载处理效率等方面具有明显优势。     

330kV蒋家南变电站35kV电抗器电缆发热故障分析

通过分析高压电缆的设计选型、敷设方式、电缆接地方式及载流量的影响,找出了高压电缆发热的原因,提出了整改措施,为今后变电站高压电缆设计提供参考。     

10kV电缆接头局部放电趋势分析及预警方法研究

电缆接头是局部放电频发的位置,针对目前对局部放电趋势研究的不足和预警不及时的问题,提出了一种基于Mann-Kendall检验法和长短期神经网络(LSTM)的局部放电的趋势分析和预警方法。首先,为了清晰地揭示局部放电数据的趋势特征,文中采用Mann-Kendall检验法对采集的暂态地电压(TEV)数据进行处理,定量计算趋势变化及突变点检测。其次,文中提出基于Mann-Kendall检验法和LSTM算法的综合预警模型,该模型利用LSTM预测TEV序列幅值,并用Mann-Kendall计算预测值的趋势参数,通过综合考虑TEV幅值大小和趋势参数实现了电缆接头局部放电主动预警。算例结果表明,Mann-Kendall能清晰揭示局部放电变化趋势,LSTM对局部放电数据预测效果良好,基于二者构建的预警模型能较好地对局部放电进行预警。     

防火带材对高压电缆载流量和温度监测影响研究

为评价防火带材对电缆载流量和温度的影响,搭建220 k V电缆载流量验证平台,结合热路模型试验分析了不同类型防火带材对高压电缆载流量及监测温度影响。分析数据表明,线芯温度稳定在90℃时,陶瓷纤维、PVC以及橡胶3类防火带材绕包内外温差与线芯和环境温差之比分别为29.44%,4.74%及4.52%,橡胶类防火带材散热效果最优,PVC防火带材稍逊于橡胶类防火带材,两者散热性能远优于陶瓷纤维防火带材;采用绕包陶瓷纤维,PVC以及橡胶类防火带材电缆最大允许载流量为非绕包载流量的81.9%,96.2%,96.4%,且当电缆达到最大允许载流量时,3类防火带材表面温度分别为38.7℃,52.7℃,52.9℃,低于未绕包防火带材电缆外护层表面最高允许温度55℃。因此,对于分布式光纤测温系统,电缆线路表面温度报警阈值应相应降低,确保最大载流量情况下线芯温度不超过90℃。     

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。     

电网信息系统运行状态的风险预警技术研究

电网信息系统在持续工作条件下,运行状态的风险频次较高,文中提出一种基于信息聚类融合处理的电网信息系统运行状态的风险预警技术,构建电网信息系统运行状态风险评估的信息提取模型,对采集的电网信息系统运行状态评估数据进行统计聚类分析,结合模糊自适应C聚类算法进行电网信息系统运行状态评估和状态属性分类,提取反映电网信息系统运行状态风险特征的频谱参量,采用信息反馈调节技术实现风险预警评估。仿真结果表明,采用该方法进行电网信息系统运行状态的风险预警的可靠度较高,风险预警的准确率较高且误报率较低,实时准确性较好,保障电网信息系统的稳定运行。     

基于FPGA和STM32的多通道超声信号同步采集系统设计

使用超声阵列探头进行无损检测时,为了保证检测的精度和准确性,检测系统需要对阵列探头各个通道的超声信号进行同步采集.该多通道超声信号同步采集系统以FPGA与STM32微处理器为核心,FPGA芯片负责数据的同步采集和缓存,最多可以进行32通道超声信号的同步采集,STM32作为系统主控芯片,负责发送控制信号和数据传输.该系统结合了FPGA和STM32微处理器的功能特点,使系统具有良好的工作性能,对各通道A/D进行并行控制,完成超声信号的同步采集,并将缓存的数据经由以太网接口传输到上位机进行保存、显示以及后续的数据处理.使用该系统对阵列探头的各个通道进行数据采集,采集的数据有很好的同步性,能够满足多通道超声检测数据同步采集的要求.     

预埋管内填充导热介质提高电缆载流量

采用场路结合算法,编制了电缆排管敷设温度场和载流量通用计算程序。程序计算结果与模拟试验以及现场试验结果吻合。结果表明,单回路电缆填充导热介质可提高载流量约5%~6%,在回路流过等电流时降低缆芯温度6~7℃。多回路电缆由于电缆间的互热效应,填充导热介质对提高载流量的效果显著减小。