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。     

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。     

基于FEM的直埋电缆载流量与外部环境关系的计算

利用有限元法对有外部热源的直埋电缆区域进行剖分,计算了给定电缆负荷的温度场.利用对分法计算了导体温度等于绝缘长期耐受温度时的电缆负荷,确定了有外部热源和地表空气温度变化时的直埋电缆的载流量.计算结果给出了电缆载流量随电缆与外部热源间距的变化规律,以及电缆载流量随地表空气温度的变化规律,为工程实际提供了参考依据.     

土壤直埋电缆群额定载流量的计算

当多根电缆埋地敷设时,电缆之间热的相互影响使每根电缆的载流量不同程度的降低。每根电缆的载流量由IEC60287给定公式计算,其环境温度由土壤环境温度和其他电缆在该点的温升迭加所决定。其他电缆在该点的温升可以采用镜像法计算。这样,每一根电缆额定载流量将由其他电缆决定,用高斯-赛德尔迭代法对以额定载流量为变量的方程组进行求解,计算了电缆群等负荷、不等负荷以及环境因素对载流量的影响。试验结果表明,计算结果符合工程实际要求。     

多回路土壤直埋高压电缆温度场建模与载流量计算

笔者研究了一种简单快捷的多回路土壤直埋电缆温度场及载流量的计算方法,导体温度作为判断电缆运行电流是否达到载流量的依据,是笔者的重点论述内容。对于多回路敷设的土壤直埋电缆,文中采用叠加原理建立导体温度计算模型,将每根电缆导体温度分为外部环境决定的初始温度、自身损耗产生的温升和其他电缆热源引起的导体温升3部分。综合运用解析法和有限元法对这3部分进行理论分析与建模,推导出导体温度计算公式。在此基础上进行了多回路土壤直埋电缆载流量计算与优化,并通过计算实例验证了文中所建电缆导体温度计算模型的准确性和实用性。     

基于有限元法的地下电缆群温度场及载流量的仿真计算

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,采用专业有限元软件建立了3根直埋单芯电缆的温度场模型,计算区域采用三角形单元剖分法。对电缆温度场分布及载流量的确定采用对分法进行迭代求解。通过仿真,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,为工程实际提供了参考依据。     

高压电力电缆温度场和载流量仿真分析

通过应用多物理场分析软件COMSOL对电缆热场进行仿真,将仿真结果与具体试验结果对比,验证了软件仿真的可行性。然后应用软件对6类不同工况下槽盒敷设的电缆进行热场仿真分析,重点研究了电缆布置形式和槽盒填充物对电缆缆芯温度及电缆载流量的影响。     

33 kV出线地埋电缆中间接头爆裂的原因分析

随着社会经济的不断发展，对电力输送质量要求也在提高，其中电缆接头是电缆线路中绝缘结构相对薄弱、容易发生故障的节点。以Ferk变电站33 kV出线地埋电缆中间接头爆裂为例进行故障分析，并就故障原因提出改进措施，为有关人员提供一些有益的借鉴。     

电缆周期性载流量的有限元计算

针对电力电缆在实际运行中输送能力受环境温度制约的问题,依据IEC-60853给出的均匀土壤中日周期性负荷因数的计算方法和传热学原理,利用有限元方法计算在不同土壤环境下电缆的周期性负荷因数。结果表明,与IEC方法相比较,有限元方法可提高电缆的输送能力。     

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。     

直埋电缆运行过程中土壤水分迁移

本文系统地叙述了直埋电缆运行过程中土壤水分迁移对电缆安全运行的影响,土壤水分迁移的物理过程,水分迁移条件下电缆安全载流量的计算及实例,土壤水分迁移的解决措施。     

基于有限元算法的电缆动态流量计算方法研究

电缆载流量是电缆运行中受环境条件和负荷影响的重要动态运行参数,是输电线路运行经济性和安全性的重要保障。然而,电力电缆因其自身结构特点和运行工况的复杂性,造成了计算电缆载流量的困难。采用高效精确的有限元法来计算电缆载流量,将电缆和敷设环境的截面进行单元划分,将电缆载流量计算转化为对单元顶点温度求极值的问题。采用有限元算法来计算电缆载流量,在保证计算速度满足工程应用要求的同时,提高了计算精度。     

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。     

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。     

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。     

工作温度和绝缘温差约束下的高压直流电缆接头载流量计算

中间接头是高压电缆线路运行中故障多发的薄弱环节,电缆系统的载流量会因中间接头的结构特点而受到限制。直流下电缆载流量的约束条件与交流不同,不能直接依据交流电缆中间接头载流量的计算方法。为此,文中以直流电缆中间接头的温度场计算等理论研究为基础,提出以接头导体最高允许工作温度和绝缘层内外表面最大允许温差为两个约束条件,确定高压直流电缆中间接头载流量的方法。通过案例分析,将文中方法与IEC 60287标准计算的载流量进行了对比,并就环境温度对载流量的影响进行了分析。结果表明,中间接头的确是电缆系统载流量计算限制条件之一。两个约束条件下的载流量与环境温度的关系曲线将相交于一点,当环境温度小于该点对应温度值时,接头载流量的决定性约束条件为绝缘层内外表面最大允许温差;当环境温度大于该点对应温度值时,接头载流量的决定性约束条件为接头导体最大允许温度。研究结果可为直流电缆系统运行与载流量设计提供参考。     

基于三维热流耦合仿真的登杆电缆载流量计算

为分析由于外部环境突变导致的轴向传热对登杆电缆载流能力的影响,基于COMSOL Multiphysics软件建立包括裸露段、保护管段和直埋段3个区段的登杆电缆三维热流耦合仿真模型,并通过与现有模型计算结果的对比来验证所建立模型的有效性.基于该仿真模型进行分析,得到不同保护管段长度下电缆导体的轴向温度分布差异.计算结果表...     

直埋XLPE电缆在不同敷设条件下的温升与载流量仿真

土壤直埋因具有施工周期短、散热性能好等优点而被广泛应用于电力电缆的敷设。埋设过程中各种敷设条件对电缆的温升和载流量都有着重要影响,文中采用Comsol有限元仿真软件,以110 kV交联聚乙烯(cross-linked polyethylene, XLPE)电力电缆为研究对象,在直埋敷设的基础上考虑回填沙土、加盖混凝土保护板、装设套管等多种因素,建立包含电磁场、热场和流体场的耦合模型,分析这3种敷设条件对电缆温度场变化及载流量的影响。仿真结果表明：回填沙土会提升电缆载流量,随着回填沙土厚度的增加电缆载流量提升速度变缓;加盖混凝土保护板对载流量的影响较小,与不加盖时相比载流量提升幅度在0.5%以下;在排管内填充高导热材料会提升电缆载流量,相比于无填充情况,三相均填充高导热材料与中间相填充高导热材料、其他两相填充低导热材料时载流量的提升幅度均高于50%;在考虑上述因素同时存在情况下,有利于电缆载流量的提升。     

直埋电缆周期性负荷载流量的计算分析*

载流量是电缆工程设计和运行的重要参数之一,其值是在负荷电流恒定的条件下得到的。电力系统实际运行时负荷电流通常是周期性变化的。为研究电缆在周期性负荷下的输送能力,本文基于有限差分法编制了电缆暂态温度场数值计算程序,并对直埋电缆进行大电流温升试验,试验结果和数值计算结果吻合。采用该暂态计算程序计算24h周期负荷下缆芯温升,确定周期负荷载流量,对现有的周期负荷载流量解析计算公式进行误差研究,并给出了计算简便的直埋电缆周期性负荷载流量的解析计算公式,提高了解析计算周期性负荷载流量的计算精度。     

地下直埋电力电缆周期载流量的数值计算

电力电缆载流量是电缆运行中的一个重要参数,其值是在电缆电流恒定的条件下得到的.但电力系统实际运行时,负荷电流一般是周期性变化的.IEC 60853给出了均匀土壤中直埋电缆日周期性负荷因数的计算方法.本文基于有限差分法,编制了电力电缆暂态温度场数值计算程序,并采用该程序计算了均匀土壤和不均匀土壤中直埋电缆的日周期性负荷因数.计算结果表明:以数值计算方法为依据可进一步提高电缆的输送能力.