Cyclic Temperature Calculations and Measurements for Underground Power Cables

Two time-dependent heat transfer models were developed for calculating cyclic temperature-time profiles for underground power cables with any cyclic load. A fully distributed model allows for temperature variation with radial distance and time in each cable region. A lumped parameter model sets up a thermal circuit and solves for the temperature of each cable region as a function of time. Results from both models are compared with experimental temperature profiles for five cyclic tests for cables in a typical duct bank arrangement. The comparison shows good agreement for cable conductor and jacket temperatures and some error for conduit profiles.     

地下电缆过热点位置的确定及其恢复

电缆线路上的过热点往往限制了整条线路实际载流量的大小.本文介绍一种基于分布式光纤测温技术（Distributed Temperature sensing,简称DTS）的电缆过热点位置确定及载流量恢复的方法.该技术的采用,有助于准确的计算热点周围环境的热参数.将DTS系统运用到一条230KV/500MVA的地下电缆线路,成功的确定了电缆过热点的位置,并在过热点被恢复之后电缆额定载流量得到了成功恢复.     

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。     

基于温度概率预测的地下电力电缆可靠性模型研究

地下电力电缆周围气象温度具有不确定性。通过考虑气象温度对地下电力电缆可靠运行的实时影响,借助广义极值分布(Generalized extreme value distribution,GEV)对气象温度进行概率分布拟合,在此基础上分析了地下电力电缆的温度场和热阻等效电路,提出了基于温度概率预测的地下电力电缆可靠性模型,从而有效预测地下电力电缆的导体温度。数值仿真计算与实际测量结果的比较验证了该预测模型的有效性和准确性,为地下电力电缆可靠运行和温度在线监测提供了重要的技术支撑。     

排管内部强制水冷对地下电缆载流温度场的影响

为了提高地下电缆输电载流量,提出在排管内通入冷却空气或铺设冷却水管2种强制冷却方法,以提高地下电力电缆载流量。建立了在3×3阵列的排管内部直接通入冷却空气和铺设水管（铜管或PPR管）条件下的计算模型,根据IEC 60287标准计算了铜芯绞线损耗、铝护套损耗和绝缘介损,采用有限元方法计算了不同冷却条件下冷却空气和冷却水的雷诺数、努塞尔参数及对流换热系数,模拟了排管内部强制气冷和强制水冷条件下的电缆温度场和最大载流量。计算表明,采用排管内强制冷却可以显著提高电缆载流量,且随着管内空气速度或冷却水流速增大,冷却效果更明显。通过排管内强制冷却,可使电缆最大载流量由1 560 A提高至2 000 A,输电效率提升28%。     

地下直埋电缆温度场和载流量的数值计算

结合传热学知识对地下直埋电缆温度场进行分析,构造出热传导方程和边界条件后利用有限元法计算了地下电缆的温度场分布,计算区域采用三角形单元剖分法。电缆的载流量采用二分法进行迭代求解。文中给出了三根单芯电缆的温度场分布图,并得到载流量和埋深的关系。     

地下电缆敷设的回填方法

描述地下电缆铺设时土壤回填方法及回填材料选择对电缆线路安全运行的影响。介绍如何选择合适的热回填法及液态热回填概念。给出详细的土壤成份及其热阻系数，对电缆热状态调查提出建议，并说明如何考虑土壤的热稳定性问题。     

地下电力电缆集群的不等间距优化设计

电缆载流量是电缆设计和运行中的一个重要参数。电缆集群等间距敷设时,互热效应使得敷设区域中央电缆的温度高于边缘电缆的温度。为提高地下电缆集群的输送能力,以电缆集群载流量最大为目标函数,以每根电缆温度低于其最高额定温度为约束条件,采用等值热路法和有限差分法分别求解了均匀土壤和不均匀土壤中电缆集群的载流量,并采用人工鱼群算法确定电缆的最优位置。计算结果表明,不等间距优化布置策略提高电缆群载流量的效率随回路数的增加和回填土热阻系数的增加而增加。不等间距优化设计提高了电缆群的载流量。     

Use of Fourier Transformation for Detection of Faults in Underground Power Cables

An analysis of underground power cables is performed using Fourier analysis with the objective of detecting fault and average life of the cables. Three types of cables are used in this experiment： a no...     

城市电网架空线路与地下电缆的技术经济分析

通过对城市电网架空线路与地下电缆的技术经济分析,比较二者在电气性能、额定电流与损耗、无功功率与传输容量等方面的不同,并考虑安装成本、环境保护、供电质量等因素,认为中低压城市电网应采用地下电缆.     

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.     

坐标组合法对直埋电缆与土壤界面温度场的数值计算

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是很有意义的。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 ,最终可以确定任意敷设方式下电缆允许的载流量。计算与实验结果进行比较 ,认为完全可以满足实际需要。     

外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算与试验

导体温度是反映电缆运行状态的关键因素,因而有必要实现对它的监控。实际中对运行电缆导体温度的直接测量难以实现,工程中常采用计算的方式来获取,而复杂多变的电缆外部因素使得对导体温度的精确计算也非常困难。为此,在电缆外皮温度监测的基础上,建立了单芯电缆暂态热路的数学模型;分别推导出只考虑电流变化和只考虑表皮温度变化两种情况下的暂态温升递推公式,进而推导出单芯电缆暂态温度的完整叠加公式;并采用经典4阶Runge-Kutta法求解微分方程组计算电缆本体温度。同时编制了电缆暂态计算软件,可根据电缆外皮温度的监测,计算电缆导体和金属护套暂态温度。为验证暂态模型和软件编制的正确性,在试验现场进行了单芯电缆暂态温升试验,并将计算结果与试验测得的温度数据进行了对比验证。结果表明,基于电缆外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算具有较高的精度,可用于单芯电缆实际运行中的温度控制、电缆状态监测及其故障预警等方面。     

直埋电力电缆温度场计算模型

研究了埋设于复杂土壤中的电力电缆在暂态和稳态情况下的温度场和载流量,用有限差分法离散传热方程,对电缆和土壤区域分别采用极坐标和直角坐标;为了加快计算速度,采用了不均匀网络。本模型适用于电力电缆稳态和短路或过载等暂态的温度场和载流量的计算。     

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。     

光纤传感技术用于检测地下电力电缆故障

依据 Faraday效应的光学磁场传感器用于地下电力电缆故障电流的检测 ,能检测出接地故障电流的幅值、相位并确定出故障段用光纤传输信号 ,避免了接地故障电流 (50 0 0～ 5 0 0 0 0 A)引起的电磁感应对测量结果的影响。光学磁场传感器和故障段检测器 /显示器之间的最大无中继距离为1 0 km。     

光纤感温式220kV XLPE绝缘电力电缆及应用

介绍一种新型光纤感温式超高压交联电缆及其在杭州电力局220 kV线路上的应用,解决了在线路不中断运行情况下,对电缆各层温度的监测和过负荷下的报警。     

配电线路电缆化对中压配电网影响分析

以上海浦东配电网为对象,对配电线路电缆化对中压配电系统产生的影响进行了研究.从浦东配电线路电缆化的现状分析入手,对电缆线路与架空线路进行全面比较.阐述了电网接线方式、中性点接线方式、继电保护和配网自动化以及电网规划调度工作等方面,配电线路电缆化对中压配网的影响,并提出了相应的对策.     

海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态无功电压建模及特性分析

海上风电经交流电缆汇集送出系统送端暂态过电压威胁系统安全稳定运行,为定量分析暂态电压对海上风电机组的影响,指导海上风电无功电压控制系统配置,亟须研究海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态无功电压模型。首先,分析计及交流电缆的送出系统等效网络特性,明确等效网络呈现感性与容性特性的边界条件;然后,基于等效网络容性特性,建立计及交流电缆的海上风电暂态无功电压数学模型,基于控制硬件在环（control hardware in the loop,CHIL）实时仿真实验平台,验证了数学模型的正确性;最后,基于海上风电暂态无功电压模型,定量分析交流电缆线路长度、风电机组网侧变流器电流环控制带宽与阻尼比对机端暂态过电压的影响规律,为定量评估海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态过电压运行风险奠定了理论基础。     

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。