三相电缆并联导体间电流分布的研究

针对配电领域单芯大截面电缆并联运行工程需求情况,应用有限元计算了4种同相2、3根并联电缆排列方式中电流的分配和不平衡系数。计算表明常规排列方式下电缆间电流分配不平衡现象较严重,大大降低了电缆的利用率,推荐了几种不平衡系数较小的排列方式,对电缆线路工程设计具有一定的指导意义。     

同相两根并联大截面交联电缆敷设方式的探讨

介绍了北京市部分地下、半地下变电所10 kV交联聚乙烯绝缘1 600 mm2单芯所内同相两根并联电缆的敷设、运行情况。通过计算分析出其载流量不平衡的主要原因是同相两根并联电缆的外感值不等。建议在同相两根并联10 kV大截面电缆线路中采用上下两层水平布置和三角形排列布置的敷设方式。     

多回同相多根并联高压电力电缆电流分布及金属护套环流计算

为研究多回同相多根并联电力电缆线路环流及电流分布,建模并结合实际线路进行了计算。首先建立了等值电路计算模型,推导了多回同相多根并联电缆线路环流及电流分布计算方程并编制求解程序。然后对实际设计的某24根电缆同沟布置的多回同相双根并联电缆线路护套环流及同相并联电缆电流分布进行了计算、优化。结果显示:同相并联的两根电缆线路并未对该相负荷电流进行均分,其上通过的电流大小不相等;2种不同线路布置方式中,有一种的电缆电流分布不均匀程度及护套环流相对另一种均得到了明显改善;以较好方式布置的220kV线路一、二的相序为BCA/ABC时,其同相并联电缆线路电流分布不均匀程度、护套环流均最小。     

220kV四回高压电缆同相2根并联敷设方式优化研究

为了研究220 kV四回高压电缆同相2根并联的最优敷设方式,笔者根据高压单芯电缆的等值电路模型,通过软件编程,计算分析了220 kV四回高压电缆同相2根并联在"品字形"、"水平交叉"敷设方式下的芯线电流、电流分布的不均匀系数以及护套环流。在此基础上,提出了一种优化的敷设方式,即采用"品字形—水平交叉"复合式的敷设方式,并与前两种方式进行分析、比较。结果表明:在"品字形"敷设方式中,具有电流分布不均匀系数大而护套环流小的特点;在"水平交叉"敷设方式中,具有电流分布不均匀系数小而护套环流很大的特点;在优化后的"水平交叉—品字形"复合式敷设方式中,兼具电流分布不均匀系数小和护套环流小的优点。尤其是当电缆按相序BCAABC排列效果最优,电流分布的不均匀系数的最大值为1.041 0,最小值仅为1.010 3。护套环流的最大值为61.89 A,最小值仅为9.14 A。     

基于等效导热系数的直流电缆稳态载流量简化有限元算法

文中提出一种直流电缆的两层简化结构,以减少应用有限元方法计算直流电缆稳态载流量的计算量,增强其计算效率。将直流电缆结构等效为两层:将除线芯外的各层等效为一层,与线芯构成两层简化结构。等效层的等效导热系数由除线芯外其余各层的导热系数的调和平均数算得。在算例验证中,针对DC 200 k V YJQ41 1×1000+2×12型号直流电缆,分别用有限元方法计算了该电缆原始结构和两层简化结构不同敷设条件下的给定电流时的线芯温度,并与厂商给出的该型号电缆的技术数据参照对比,证明了应用等效导热系数简化电缆结构以进行有限元求解的结果是准确的。之后文中比较了上述计算过程中两种结构下有限元方法的计算量,比较结果表明,两层简化结构的计算量较原始结构的计算量有显著的减少。     

海上风电送出交流高压单芯电缆并联通流特性研究

由于海上风电送出规模的增大,需采用多根电缆并联进行输电。多回并联电缆平行敷设时,由于电磁耦合的作用,电缆间阻抗不一致导致同相并联电缆间电流分配不均匀,造成电缆载流量得不到充分利用,严重时甚至会引起电缆过热损坏,因此,有必要对并联电缆的通流特性进行研究。首先,研究了电缆阻抗参数的计算方法,建立了电缆并联运行的PSCAD/EMTDC仿真模型;然后,计算了8种电缆布置方式下并联电缆的分流情况,并对结果进行了分析对比,给出了最优的布置方式;最后研究了分流不均匀系数的影响因素,并针对工程实例进行了计算和优化,优化后电缆分流不均匀现象得到明显改善。     

±500 kV高压直流XLPE电缆温度分布及其影响因素研究

温度分布是直流电缆运维检修的重要参数之一。由于高压直流输电起步较晚,高压直流电缆的研究不如交流电缆丰富、深入,因此对其温度分布影响因素的研究具有重要意义。通过Comsol有限元软件建立二维对称模型,计算±500 kV高压直流XLPE电缆稳态运行时的温度分布,求出适合电缆长期运行的载流量,并从载流量和环境温度两方面研究温度分布变化。仿真结果表明：载流量对温度分布变化具有较大的影响,当环境温度高于15℃时,导体温度约束载流量大小,环境温度低于15℃时,绝缘层最大允许温差约束载流量大小。最后通过实验验证了仿真的正确性。     

并联电缆参量差异对其载流分配的影响

为研究并联电缆参量差异对其载流分配的影响,以220 kV同相2根并联高压单芯电缆为例,并利用Carson?Clem公式计算了不同空间、相序排列下,并联电缆参量存在差异状况下,电缆群的载流分配比例。结果表明,线芯电阻率差异与并联不平衡度之间成线性关系,当差异状况可与一路线芯为铜、另一路为铝的情形相比拟时,与无差异状况相比,并联不平衡度普遍提升2%左右;绝缘层厚度差异几乎不影响并联电缆载流分配,但厚度增大可适当降低护套感应电压;而绝缘层介电常数、中间接头及终端头阻抗、土壤电阻率等参量存在差异时,并联电缆的载流分配结果几乎不受影响。     

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。     

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。     

同塔并架4回输电线路相导线排列方式研究

为研究相导线的排列方式,利用二维静电场有限元模型计算了500 kV同塔并架4回输电线路导线表面和线下距离地面1 m处电场强度,讨论了模型内、外边界长度的选取,对比几种典型相导线排列方式时导线最大平均场强、线路下地面上1 m处最大场强和线路走廊宽度的结果表明,相导线完全逆序不对称排列的方式较好。     

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。     

同塔同窗同相序紧凑型输电线路潜供电流与恢复电压研究

从同塔同窗同相序紧凑型输电线路的潜供电流和恢复电压的产生机理出发,对该输电方式的潜供电流和恢复电压特性进行了理论分析与仿真计算。结果表明,采用同塔同窗同相序排列有利于降低线路的潜供电流与恢复电压;在合适的高抗及中性点小电抗配置下,该输电方式的潜供电流及恢复电压可被抑制在较小的数值范围之内。     

750 kV同塔同窗同相序紧凑型输电技术的可行性研究

从走廊宽度、电磁环境、潜供电流和防雷特性4个方面对750 kV同塔同窗同相序紧凑型输电方式进行了分析,发现与单回紧凑型、同塔双回T型紧凑型及同塔双回常规型输电方式相比,采用同塔同窗同相序紧凑型输电方式所需的走廊较小,无线电干扰和可听噪声相对较低,尤其是电晕损失明显减小,采用这种方式在一定条件下可获得较好的经济效益与社会效益。对该输电方式的潜供电流和防雷特性的分析结果表明,在短距离内采用这种输电方式不会对系统安全运行造成明显的不利影响,但这种输电技术也可能存在可靠性低的问题,其带电作业方式及塔头放电特性仍有待研究。     

110 kV GIS同频同相交流耐压试验中三工位隔离开关内部电场分布特性

同频同相交流耐压试验技术因无须GIS母线全停,可以显著地提高供电可靠性,近年来在GIS改扩建工程中得到了广泛应用。目前110 kV GIS普遍采用三相共筒式结构,同频试验过程中三工位隔离开关断口或相间可能会存在击穿的风险,需要对三工位内部电场分布进行分析。采用有限元法对同频同相试验技术在110 kV三相共筒式GIS耐压试验中三工位隔离开关内部电场进行了分析,仿真中结合实际试验过程中的加压要求和加压过程所对应的边界条件,获得了试验中三工位隔离开关内部不同位置的电场分布特性,得到了不同加压方式电场较大的位置,在此基础上,对内部结构参数对电场的影响规律进行了分析,研究结果可以为同频同相试验技术在110 kV GIS耐压实验中的应用提供了理论和数据支撑。     

电缆温度场的有限元分析

针对地下电缆结构和敷设过程中影响地下电缆输送能力的问题,应采取有效的方法对电缆的载流量和温度场进行准确分析计算.根据传热学原理,提出用有限元方法分析给定电缆负荷载流量和地下电缆温度场分布较为适宜.将该方法与IEC标准进行对比,完全符合要求.     

电气化铁路27.5kV单相单芯交联聚乙烯电缆载流量计算

电气化铁路单相供电电缆是电气化铁路运行的关键组成部分,为获得铁路专用27.5kV单相单芯交联聚乙烯电缆的载流量,通过仿真计算的方法进行了研究。首先对电缆的运行情况进行分析,用有限元法对比计算了单相供电与三相供电条件下电缆金属护套涡流与环流损耗。在对电缆的环流损耗与涡流损耗计算的过程中,通过对计算单元自由度的修改与温度场的耦合,为电气化铁路单相供电电缆载流量计算建立更为精确的计算模型。在该模型的基础上,根据铁路电缆实际敷设环境,分析了不同接地方式、线芯间距、回路数量、媒质热阻、环境温度下电缆载流量的变化。结果表明:双端接地方式下铁路单相供电电缆金属护套层环流损耗较三相供电提高约75%,单端接地方式下相位影响不明显;电缆温升受相邻电缆间距、周围媒质热阻及温度影响较大;回路数增多,受临近电缆的影响,中间电缆的温升将导致电缆整体载流量下降。     

基于相电流突变量的配电网单相接地故障区段定位

配电网在单相接地故障后,对健全线路及故障线路上故障点之后的部分,三相电流突变量大小相等、波形一致;而故障线路中故障点之前的部分不具有该特征。据此提出一种基于相电流突变量的配电网单相接地故障区段定位方法：在各线路出口及分支处安装接地故障检测装置,独立测量比较各相电流突变量,即可识别出故障区段,结合网络拓扑即可实现故障区段...