输电电缆支架涡流损耗的计算与分析

在大电流的作用下,支架涡流损耗已成为影响输电质量和电网安全运行的重要因素。通过分析涡流产生的原理,采用MagNet软件运用有限元方法对电缆和支架进行建模,对电流不同、电缆与电缆支架间距不同、电缆布置方式不同等多种条件下的输电电缆支架涡流损耗进行了计算和分析,提出了降低涡流的措施。     

电缆支架涡流损耗的研究

随着大截面电缆在上海广泛应用,电缆的输送容量也越来越大。在大电流作用下,普通钢支架涡流损耗不能忽略。文章探讨了电缆支架涡流计算的原理、方法,通过建模对典型的电缆支架涡流损耗进行了计算,并探讨了电缆电流大小、电缆与支架距离、电缆支架材料及电缆布置方式对支架涡流损耗的影响。通过计算分析并联系工程,认为采用不锈钢材料和水平敷设是限制支架涡流损耗较有效的措施。     

基于电磁场—流场—温度场耦合分析的电缆支架温升计算及实验验证

随着大长度大截面的电力电缆在隧道的普及,电缆支架因涡流损耗造成的线损、以及发热产生温升形变等问题也日益严重。文中采用有限元数值计算方法,以110 kV单相电缆及其钢支架为研究对象,进行了电磁场—流场—温度场耦合计算。将电磁场计算得到的涡流损耗作为温度场计算的热源载荷,同时考虑空气自然对流的散热方式,从而计算出电缆支架的温度分布。最后进行电缆支架温升实验,将仿真得到数据和实验数据进行对比,验证电缆支架温升计算的准确性和有效性。     

大截面电力电缆夹具涡流损耗计算与分析

电缆夹具是电缆输电线路中起固定和支撑作用的重要部件,通过建立大截面电力电缆及其固定夹具的3D有限元涡流仿真计算模型,对不同结构、不同电缆导电截面和不同材料等条件下电缆夹具的涡流损耗进行计算,分析各类条件对夹具涡流损耗大小的影响,研究结果对电缆夹具的设计和选型具有一定的参考价值。     

高压电缆线路钢支架全寿命周期成本计算

正随着城市的发展,城区内新建越来越多的高压电缆线路,钢结构支架在电缆线路敷设中得到普遍应用。如今,电缆输送容量越来越大。在电缆大电流的作用下,钢结构电缆支架存在一些明显的缺点:比如涡流损耗大、成本高、容易发生形变等,对安全运行构成隐患。因此,需要对电缆支架进行优化设计,将全寿命周期成本控制理念引入到电缆支架成本核算工作中,通过建立电缆支架的全寿命周期成本模型,对不同型式的电缆支架进行经济性评估,得出最优的电缆支架设计方案。     

变压器束绞圆导线线圈中涡流损耗的研究

在考虑集肤效应和邻近效应的前提下 ,计算了电缆绕组变压器线圈的涡流损耗。首次提出了集肤效应损耗系数和邻近效应损耗分裂导线系数概念 ,并通过一定的数据样本拟合了这两个系数的多项式表达式 ,用该表达式计算了某一三相电缆绕组变压器线圈的涡流损耗。结果表明大容量的电缆绕组变压器线圈中导线的分裂束绞绝缘可显著降低涡流损耗     

基于涡流损耗分析的金属顶管电缆沟优化仿真设计

高压电力电缆设计一直是电力设计的重要内容。随着电网建设水平的提升,电缆沟涡流损耗导致电能浪费并影响电缆寿命的问题越来越突出,因此文中以降低金属顶管电缆沟涡流损耗为优化设计目标,提出了一种新型的电缆沟设计。针对三相多回路的金属顶管电缆沟,分析研究发现:影响其涡流损耗的主要因素包括电缆相位的排列方式、顶管厚度和电缆距离。通过用Ansoft Maxwell进行仿真试验,在不同的电缆相位排列、顶管厚度及电缆距离条件下,模拟顶管涡流损耗的情况,再利用有限元法对电缆沟结构进行优化计算,获得新型电缆沟设计。试验结果证明了该设计能够有效降低涡流损耗。     

复合支架在高压电力电缆线路中的应用

近年来杭州地区批量输电线路由架空导线改成了入地电缆,如何选取和应用大量支撑和固定电力电缆的支架成为一个突出的问题。通过传统金属电缆支架和复合材料电缆支架技术、经济参数的对比,充分显示了复合材料制成电缆支架的优越性,着重介绍了螺栓固定式复合电缆支架的安装与使用情况。     

220 kV架空线与电缆的截面匹配方案

增强输电线路各元件的协调性,可以提高其载流能力。介绍了电缆载流能力的计算方法,分析了计算过程中几项关键参数的取值过程。根据典型敷设条件下220 kV电缆载流量的计算,提出了输电线路架空线与电缆的导体截面匹配方案。     

有限元法计算交联电缆涡流损耗

电力电缆的导体交流损耗和金属屏蔽层涡流损耗是影响电缆群温度场分布和电缆载流量确定的重要因素。为确定电缆运行中的损耗,在考虑趋肤效应和邻近效应的基础上,利用有限元法对电缆群不同排列方式和接地方式下的导体交流损耗和金属屏蔽层涡流损耗进行了计算。计算结果表明,导体交流损耗随回路数增多、电缆间距减小而增大,金属屏蔽层损耗随回路数增多而增大,与电缆间距的关系与接地方式有关,单端接地时,金属屏蔽层损耗随间距增大而减小,双端接地时,金属屏蔽层损耗随间距增大而增大。     

电力电缆护层电压补偿装置研究

电力电缆线路改造时容易造成换位的电缆三段不等长,从而引起护层电压不平衡,产生护层环流。在对电缆护层电压理论分析的基础上,推导了电缆几种主要排列方式下的护层感应电压数学模型;提出了电缆护层电压的补偿方法。该方法是在电缆终端增加一补偿电感,即在铁芯上绕制线圈,此线圈一端接电缆金属护层末端,另一端接地,基于这一补偿方法开发了补偿装置计算的软件包,并进行仿真计算,在此基础上研制了补偿装置。通过改变该补偿装置的气隙和匝数,可以对电缆护层电压进行有效补偿,使补偿后电缆护层的总电压大为减小,有效地抑制了护层环流,可大幅度降低电缆损耗,提高电缆传输容量。     

高压电缆绕组直线电机定子及绕组的涡流分析

为研究高压电缆绕组直线电机运行中可能出现的发热现象,建立了直线电机定子及绕组电缆的计算模型,用有限元法计算了电机在三相交流电作用下的涡流及电磁损耗分布,研究了绕组电缆有无金属屏蔽时电机内涡流分布的变化,并分析了涡流产生的热效应及其对电机运行带来的影响。研究表明,若定子绕组电缆有铜屏蔽层,运行时屏蔽层内将感应很大的涡流,其热效应可使电缆绕组烧损,进而严重影响高压电机的正常运行。研究结果可供高压直线电机定子绕组电缆的结构设计及选型参考。     

大截面电力电缆固定金具三维涡流场有限元分析

文中建立了大截面电缆固定金具的三维涡流场数学模型,考虑初始条件和边界条件,利用有限元法分别研究了缆芯电流、金具材料电导率以及金具厚度对金具涡流损耗的影响。计算结果表明,金具涡流损耗均随电流、电导率以及厚度的增加而增大。当电流较大时,金具涡流损耗变化较快;当电导率较大时,反而金具涡流损耗变化趋于平缓;金具涡流损耗随厚度的变化呈线性关系。文中提出选用不锈钢作为金具材料可以有效地降低金具中所产生的涡流损耗。     

计及轴向传热的中低压单芯电缆导体温升状态空间模型

电力电缆导体温度可为线路载流量及运行状态的评估提供依据。然而,在当前电缆温度计算中,导体的轴向温度分布通常被忽略,无法准确描述电缆运行的热动态过程。为此,基于热平衡原理,在状态空间内提出了计及轴向传热的中低压单芯电缆导体的温升模型。为克服模型参数难以确定的问题,提出了基于粒子群优化算法的电缆热路参数辨识方法。为验证模型精度,建立了电缆温升实验平台,在不同电流下对空气中敷设电缆进行了轴向温升实验。计算结果与实验结果的对比表明,当电缆存在轴向温度梯度时,所提状态空间模型结果精度高于IEC60287标准模型,能够满足中低压单芯电缆导体在不同电流条件下的轴向温升计算要求。     

高压电力电缆护层感应电压的补偿研究

电力电缆敷设时常采用三段换位的方法以降低护层电压,但电力电缆线路改造时容易造成换位的电缆三段不等长,从而引起护层电压不平衡,产生护层环流。为解决此问题,通过对电缆护层电压的理论分析,推导了电缆单回路和双回路任意排列方式下的护层感应电压的计算模型;提出了在电缆终端加补偿装置(实际上为补偿电感器)的方法来平衡护层电压,抑制护层电流,其基本原理是将该补偿装置套装于电缆上,电缆中通过电流时,补偿装置产生感应电动势,利用该感应电势来抵消电缆护层电压。补偿电感的仿真计算表明,该法可有效减小电缆护层的感应电压,从而减小护层环流,大大减小电缆损耗。     

电压偏差及三相不平衡对电缆线路损耗的影响

目前电缆线路损耗的研究主要围绕单一电能质量问题对损耗的影响,不能准确反映不同电能质量问题共同影响下的电缆线路损耗,为此提出一种综合电缆线芯损耗计算模型。首先在研究电压偏差、三相不平衡各自对电缆线芯损耗的影响机理基础上,推导出它们共同影响下的电缆线芯损耗综合计算模型;其次对不同电能质量参数影响下的电缆线路进行仿真计算,根据仿真数据量化分析电压偏差、三相不平衡影响下的电缆线路损耗;最后通过电能质量综合试验平台,对不同的电压偏差、三相不平衡电能质量问题进行试验,得到的试验数据与仿真计算数据基本相符,验证了所提出的综合计算模型的准确性。     

根据导体温升特性实现高压单芯电缆动态增容的实验研究

为了动态增加运行电缆的输送容量,在分析动态增加运行电缆输送容量的必要性后提出了实现电缆动态增容的方法,并模拟电缆的隧道敷设环境设计了110kV交联聚乙烯单芯电缆的正常负荷、满负荷、超负荷等阶跃电流温升实验。分析发现:实验得到的电缆导体温升时间与理论计算得到的导体温升时间基本相符;电缆增加的容量在电缆正常负荷运行范围内,根据供电需求可以长时间对电缆进行动态增容;电缆由正常容量增加到电缆满负荷运行时,在导体温升时间范围内,电缆导体温度达到的最大数值为87%额定工作温度,因此也可以根据供电需求长时间动态增加电缆的容量;电缆由正常容量增加到电缆超负荷运行时,当电缆超负荷20%,电缆运行约50%导体温升时间后,电缆导体温度才达到额定工作温度。因此,利用电缆的导体温升时间,可以动态增加电缆的输送容量,甚至可以让电缆处于满负荷或者超负荷的运行状态。这对电缆线路负荷优化、电力调度以及相关工程实践具有参考意义。     

10 kV三芯交流电缆不同敷设情况下的直流化改造

交流线路的直流化改造可缓解城市部分线路供电压力过大的问题。为尽可能提高改造后电缆线路的功率传输能力,对改造后的运行参数即载流量和运行电压进行研究。文中以城市配电网常见的10 kV三芯交流电缆为例,对空气、直埋和排管3种敷设情况下的电缆进行直流化改造仿真研究。首先,依据温度场和电场仿真结果,得出3种敷设情况下电缆的直流载流量和合适的运行电压范围。然后,以仿真所得的载流量和运行电压为基础,分析电缆改造前后的最大传输功率。最后,对多回线路敷设时的温度场进行仿真。研究结果表明,3种敷设情况下,交流电缆直流化改造后,功率传输能力均有提升,且直埋敷设的提升效果最为明显。