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。     

直埋电缆群载流量和稳态温度场计算新方法

在人口稠密的城市,电能通常通过直埋电力电缆来传输。为确保电缆能够安全和经济的运行,采用精确的方法预计地下电缆的载流量和温度场是很有意义的。因而提出场路结合的新方法,在电缆区域采用等值热路法,而在土壤区域采用有限容积法,并将两者有效地结合起来。该新方法具有比等值热路法计算准确,比坐标组合法计算快速的优点。通过与均匀土壤中的等值热路法和不均匀土壤中的坐标组合法计算结果比较,证明该新方法可以满足实际需要。     

地下电缆群暂态温度场和短时载流量数值计算方法

利用有限差分法将地下电缆群暂态过程分为离散的时间步,然后利用有限元法分析每一时间步的地下电缆群温度场分布,给出了土壤直埋电缆群的暂态温度场分布。在此基础上,利用牛顿迭代法计算了土壤直埋电缆群的短时载流量。试验和计算结果表明,利用有限差分和有限元计算地下电缆群暂态温度场和短时载流量为工程实际提供了一种新的计算方法。     

沟槽电缆温度场和载流量的数值计算

沟槽敷设方式下电缆附近的温度场同时受到周围空气、周围土壤和地表空气的影响,对其温度场的分析有助于准确确定沟槽电缆的载流量。该温度场中的热传递过程是流固耦合的,固体区域用热传导微分方程描述,沟槽内空气采用动量方程、能量方程和连续性方程与热辐射方程描述,流体和固体间热传递采用迭代法求解。采用三维有限元和涡量-流函数耦合求解上述热扩散方程,求得整个场域的温度场分布图和沟槽内空气层的流动方程,然后利用迭代法计算沟槽内电缆的载流量,直到导体温度为363K。计算结果显示,沟槽内存在较强的空气自然对流散热,沟槽内单根400mm2 YJV22XLPE电力电缆的载流量为825A,比直埋载流量提高了30%,比排管敷设载流量提高了51.9%。研究结果表明利用有限元和涡量-流函数,可以准确计算沟槽敷设电缆群的流场和温度场分布,从而准确计算沟槽敷设电缆的载流量。     

地下电缆群稳态温度场和载流量计算新方法

根据地表对流和深层土壤温度不变的原则,将地下电缆群开域温度场等效为闭域温度场,应用有限元分析了给定电缆负荷电流的地下电缆群闭域温度场分布.采用热路法将电缆金属套损耗归算到电缆导体,应用调和平均法对电缆导体外的薄层进行处理,最终将电缆等效为导体和外护两层结构,减少了剖分节点数,提高了计算精度和收敛速度.采用弦截法计算了地下电缆群载流量.试验和计算结果表明,利用有限元计算地下电缆群温度场和载流量满足工程实际需求.     

地下电缆不同排列方式与载流量下温度场计算及其应用分析

在电网不断发展扩大的过程中,越来越多的电缆采取地下敷设的方式,且是以群的方式分布,优点是不占用线路走廊与空间资源,不受大气环境等自然因素的制约,在物资与人员密集的城市区域具有显著优势.然而敷设于地下的电缆由于所处环境为封闭式,散热相对于架空线路要差很多,发生过热引发的故障不易被及时察觉,因此有必要对地下电缆的温度场进行计算,为确定敷设方式与载流量提供理论参考依据.计算结果表明,相对于规则排列,不规则排列将会导致电缆缆芯温度升高,在载流量较高时可超出安全阈值,因而应对其温度进行在线监测,保障不规则排列地下电缆的安全运行.     

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。     

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。     

三维有限元法在局部穿管直埋电缆温度场和载流量计算中的应用

保护管改变了局部穿管直埋电缆的温度场分布,且保护管部分往往是全线最热点,影响了电缆的载流量。保护管内壁和电缆外壁间包含了1个空气层,空气层内的传热是自然对流、热传导和电缆外表面和保护管内壁间热辐射的多种传热方式的耦合过程,且保护管外和电缆本体又属于固体传热,因此,局部穿管线路的散热是1个流固耦合的过程。为此,电缆本体和...     

基于地下电缆表面温度的土壤热参数评估及载流量预测

为了使高压电力电缆能够经济可靠地运行,许多电力部门都安装了分布式光纤测温系统（DTS）,通过测量其表面温度来监测电缆的运行状态.先进的DTS系统要完全发挥其功能,就要解决两个方面的问题.一是由DTS所测量的电缆表面温度推算出缆芯的温度值;二是需要预测在紧急情况下电缆所能承受的最大负荷.提出了解决以上两个问题的方案,其基本原理是基于将热场的计算值与测量值进行匹配,进而估算周围土壤的热参数.该方案利用有限元法（FEM）和基于DFP的梯度优化方法,通过计算结果和试验结果对比发现预测值与实测值具有很好的一致性.验证了所提出技术方案的有效性,为载流量动态评估提供基础参数.     

基于热网络模型的电缆热场灵敏度分析方法

电缆的输电容量主要受到其绝缘热稳定水平的限制,但影响电缆本体温度的各种非线性因素很多,传统计算电缆热场的方法难于计算环境参数微小变化引起的电缆本体温度变化。为了研究电缆芯的动态温度响应,通过建立电缆的热网络模型,利用灵敏度分析的方法对每个可能引起电缆线芯温度波动的因素进行评估,重点对电缆表面温度和直埋深度的变化进行分析,并对比了实测值,证明了所提出的方法是可行的和有效的。     

电动汽车用高导热车载线温度场分布与载流量分析

为了扩大新能源汽车市场,提升新能源汽车动力传输的效率,需要提高其内部车载线的载流能力,但同时随着负载电流的增加,车载线的散热困难问题凸显。本研究应用COMSOL软件建立车载线电热耦合的有限元仿真模型,应用Nelder-Mead方法求解出载流量,并对比解析方法,验证Nelder-Mead方法的有效性。仿真分析绝缘材料热导率的提升对车载线载流量和散热的改善效果。结果表明：应用热导率为0.833 W/(m·K)的硅橡胶/氮化硼纳米片（20%）高导热复合材料,仿真得到车载线的载流量提升了5.12%,在过载时能更好地促进散热,但也增加了绝缘临界半径,导致绝缘厚度在绝缘临界半径以内减薄时,导体温度有轻微升高。     

复杂环境中海底电缆温度场及载流量模型研究

载流量是海底电缆运行调度的重要参数,受最高允许工作温度所制约,建立考虑复杂海洋环境中洋流影响的海底电缆温度场及载流量模型具有重要意义.针对传统解析法计算复杂、仅适用于特定敷设环境等问题,根据电-热-流多场耦合理论,基于有限元分析技术分别建立了埋设和铺设两种敷设方式下的高压三芯交联聚乙烯(XLPE)海底电缆温度场及载流量...     

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。     

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.     

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。     

影响直埋电缆载流量的因素的研究

根据土壤直埋电缆的温度场特性,利用有限元法对热场进行剖分和计算,经过迭代计算出有土壤直埋电缆的载流量。通过多张图表,分析了影响土壤直埋电缆载流量的各个因素以及各因素对载流量的影响规律。     

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。