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。     

500kV电力电缆稳态热路模型分析及载流量计算

通过对交流500 kV XLPE电力电缆各层材料进行导热系数测量实验,测得电缆各层材料导热系数随温度的变化曲线及电缆稳态工作温度下各层材料的热阻系数,并对电缆各层材料的热阻进行归并处理,然后按IEC 60287-1-1:2006对敷设于隧道中的交流500 kV电力电缆建立稳态热路模型并进行分析。结果表明:利用稳态热路模型可计算分析电缆各层热阻、外界环境热阻、电缆损耗及电缆温升等,同时得到大截面、五分裂的交流500 kV电力电缆在最高允许工作温度(90℃)下的载流量I为2 543 A。通过温升实验表明,电缆载流量的理论计算值与实验值的误差可控制在5%以内,验证了该模型对电缆载流量预测的准确性。     

中低压交联电缆集群敷设载流量的计算

根据IEC60287标准计算了中低压电缆在不同集群敷设方式、环境温度及土壤热阻下恒定负荷的稳态载流量,分析温度、土壤热阻系数对复杂情况敷设电缆群载流量影响程度的结果表明:土壤热阻系数是埋地集群敷设电缆载流量的关键影响因素,实际应用中,选择合适的土壤组分是增加集群敷设电缆载流量的重要手段。     

高压电力电缆金属护套下的热阻特性分析

IEC60287标准是电力电缆线路温度监测及载流量计算的理论基础与依据,为实现对IEC60287标准在线路载流量计算与电缆线路温度监测上的准确运用,通过对某国产电缆的载流量温升试验,研究了单芯高压电力电缆各层的温度分布并根据温度分布按照IEC60287的热传导模型推算出了单芯高压电力电缆各层的热阻值。利用IEC60287标准计算的单芯高压电力电缆的热阻参数与实际推算值比较表明,电缆导体与金属铝套间热阻的理论值与试验值之间存在有56.8%的差异。研究结果发现,阻水带及金属护套与电缆线芯之间存在的气隙是产生这种差异的主要原因。针对电力电缆的实际结构,在IEC60287标准基础上提出了一种改进的计算方法,该方法将电缆导体与铝套间部分分为热阻值不同的2层进行计算,并根据实际温升试验得到的热阻值提出了电缆导体与金属护套间的组合热阻系数的修正值为20.0Km/W,高于标准规定的6.0Km/W。     

基于迭代算法的220kV麒天甲乙线单芯电缆载流量分析

鉴于IEC 60287系列标准中的电缆载流量计算方法(以下简称IEC 60287算法)较保守和精确度不高,提出采用精确度和适用范围均比IEC 60287算法优越的迭代算法进行电缆载流量计算.利用广东电网公司重点科技项目——电缆载流量研究的土壤温度推荐值,以迭代算法对220 kV麒天甲乙线进行全路径电缆载流量分析,对所有...     

直埋集群敷设配电缆的载流量多回路修正系数校核

配电网中电缆线路多、负荷重,集聚敷设十分常见。为了计算电缆集聚敷设载流量,开发了三芯电缆载流量计算软件。通过软件计算和现场试验,研究并校核了直埋敷设多回路修正系数。结果显示,单回路和四回路载流量试验结果与计算值吻合,验证了理论计算的正确性。多回路修正系数研究还表明,目前正在使用的直埋敷设多回路10 kV三芯电缆载流量修正系数偏大,不利于配电电缆线路的安全运行,建议采用所提出的直埋集聚敷设多回路修正系数推荐值对其进行修正。     

10kV三芯交联电缆载流量的试验研究

三芯电缆广泛应用于城市配电电网,其可靠运行与绝缘温度密切相关,因而电缆载流量的精确计算是电缆安全、可靠运行的保证。由于配电电缆的线路多、结构复杂、敷设方式多样,使得配电电缆线路的管理和载流量计算不像高压电缆那么规范。近几年一些非常规的敷设方式大量使用,使得配电电缆载流量的计算更加困难。为规范配电电缆载流量的计算,模拟了广州地区10kV三芯交联电缆典型敷设条件,在试验现场进行了单根空气、直埋、穿管敷设及2×3多回路密集敷设下的电缆载流量试验;编制了计算三芯电缆载流量的计算软件,将电缆本体各层温度降的试验值与软件计算值进行了对比,试验研究结果验证了理论计算的正确性。三芯电缆载流量的准确计算可为运行中负荷的控制提供参考,保证电缆的可靠性,并最大限度发挥电缆的输送能力。     

土壤热阻系数的快速测量

在确定地下电缆载流量或计算地下管路、隧道的温升时,要决定的一个重要的参数就是周围土壤的热阻系数。土质不同、土壤含水量和密度不同,它的热阻系数也就不同。例如,热阻系数为60℃—cm/w的潮湿粘土,在干燥时这一数值可高达217℃—cm/w。土壤的热阻系数直接影响着地下电缆的     

有限元法对电力电缆载流量影响因素的分析

地下电缆的载流量是决定电缆输送能力的一个重要参数,提高地下电缆的输送能力,对电缆的载流量和温度场进行准确分析具有重要意义。为此,利用有限元法对影响电力电缆载流量的空气温度、土壤温度、土壤热阻系数、电缆布置间距等因素进行分析,计算电力电缆的载流量并分析其与各项参数变化的关系,为工程在线分析提供参考依据。     

穿过不利散热区域地下电力电缆周期负荷因数的研究北大核心CSCD

在实际电缆敷设时,由于受到环境条件的限制,电缆有时会穿过不利于散热的区域,此时电缆线路的周围环境为非均匀介质环境,在不利散热区电缆段的环境温度或者周围土壤热阻高于其线路的其他地方,导致处于此区电缆段导体成为热点,其会呈现电流峰值,从而会影响整条线路的载流量。文中通过分析电缆周围介质不同的热特性,且考虑电缆线路存在轴向热流,建立了不利散热区的电缆离散的空间三维热路模型;基于标准IEC 60287和IEC 60853电缆载流量的计算,提出不利散热区电缆周期负荷因数的计算方法,从而获得电缆日(24 h)周期内允许电流峰值。经过MATLAB软件进行计算仿真后,得到沿电缆轴向的导体温升分布值。结果显示:处于不利散热区的电缆段在周期负荷运行时,会使电缆线路载流量的峰值降低,本例敷设条件下,三回路YJV8.7/10kV 3×300电缆载流量降低达30%左右。通过文中的修正计算,将会为地下电缆安全可靠的运行及电力部门工作人员解决相关问题提供了一种有效的参考。     

基于长期监测的广州地区土壤温度推荐值

对广州地区有代表性土壤温度进行长期监测,获得不同地面状况、不同深度、不同月份土壤温度的月平均最高温度;通过数据分析,认为土壤温度受地表状况、季节和埋深的影响;综合考虑土壤温度的影响因素,给出广州地区电缆载流量计算用基准土壤温度推荐值.     

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。     

对《不同敷设条件下电缆载流量的校正和实用算法》一文的探讨及电缆载流量基准值制订

电缆载流量偏低使电缆投资费用增加，从电缆使用寿命期考虑总费用是合理的。空气中敷设电缆环境温度改变引起外部热阻变化对载流量的修正，比仅考虑温升对载流量的修正，在一定条件下更确切。对于电缆工作温度７０℃及以上且大的导体载面，考虑土壤水分迁移是有意义的。主干线电缆变负荷因数最好根据变负荷的波形采用相应计算方法。我国目前电缆载流量基准值混乱，当务之急是协力制订电缆载流量标准。     

基于CYMCAP软件的电力排管载流量分析

正以ZC-YJLW03-Z-64/110kV电缆为例建立排管模型,并利用CYMCAP软件进行载流量仿真计算,主要分析了在不改变环境温度、土壤热阻系数和外部热源等外界环境因素的情况下,改变电缆敷设方式以提高电缆载流量的方法,为优化工程中电缆载流量提供了重要的理论依据。     

直埋电缆载流量的改进算法

介绍了IEC标准中基于等值热路思想计算敷设于均匀土壤中的直埋电缆载流量的算式,以及利用校正系数解决有回填土情况的修正方法,但该方法存在校正系数选取过程复杂、校正依据缺乏工程可靠性和通过试验获取校正系数工作量大成本高等不足。为此,针对目前行业内应用较多的解析方法和数值方法,提出在直埋电缆区和敷设土壤区分别采用热场计算的改进数值方法和热路计算的解析法,以有限容积法为基础,将数值方法得到的土壤温度场与电缆等值热路法相结合求解缆芯温度和载流量。采用基于场路结合的有限容积法编程仿真,并利用土壤直埋带绝缘发热管加热实验进行验证,结果表明改进方法保留了数值计算准确性的同时提高了计算速度,仿真结果与测量结果的计算误差仅为1.3℃。     

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。     

对《不同敷设条件下电缆载流量的校正和实用算法》一文的探讨及电缆载流量

电缆载流量偏低使电缆投资费用增加,从电缆使用寿命期考虑总费用是合理的,空气中敷设电缆环境温度改变引起外部热电阻变化对载流量的修正,比仅考虑温升对载流量的修正,在一定条件下更确切,对于电缆工作温度７０℃及以上且大的导体截面,考虑土壤水分迁移是有意义的,主干线电缆变负荷因数最好根据变负荷的波形采用相应计算方法,我国目前电缆载流量基准直混乱,当务之急是协力制订电缆载流量标准。     

地下电缆载流量评估影响因素数值分析

利用有限元法对影响地下电缆温度场分布的地表空气温度、电缆埋地深度、土壤热阻系数、有无回填土、电缆排列方式、电缆接地方式等因素进行了分析,利用弦截法计算地下电缆群载流量,给出电缆载流量随各项参数变化的关系,为根据实际环境和敷设条件选择合适的电缆载流量提供依据。     

XLPE交流电缆线路改为直流运行的载流量设计与分析

在现役XLPE交流电缆线路的直流改造中,载流量的合理设计是关键问题之一,决定了改造线路的传输容量和运行可靠性。文中对同一线路在交、直流电压下运行时的等效热路模型及载流量解析算法进行了对比,分析了造成交、直流线路载流量差异的关键因素,并以空气敷设的三芯10 kV XLPE电缆为例,进行了同一线路在相同敷设条件下的交、直流载流量模拟试验。研究发现,目前直流改造所涉及的现役XLPE交流电缆线路,在进行直流载流量评估时,绝缘温差要求不成为限制条件,仅需考虑线芯温度限制、按照IEC60287-2017推荐方法进行计算;在线芯电阻、金属护套损耗、载流芯数、环境热阻及线芯允许长期工作温度等影响因素中,交流电缆改为直流运行后线芯允许工作温度由90℃下降为70℃,在很大程度上抵消了其他因素对载流量的有利贡献;10 kV XLPE电缆载流量模拟试验数据和解析计算结果吻合,偏差很小,验证了解析计算方法的有效性。对10、35 kV三芯和110 kV单芯电缆在不同典型敷设情况下的交、直流载流量计算显示,改为直流运行后,三芯电缆的载流量略有增加,单芯电缆稍有下降,变化幅度均未超过6.5%。     

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。