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。     

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。     

典型敷设环境下超高压交流XLPE海底电缆载流量分析

超高压海底电缆线路跨度大,运行环境复杂多变,不同敷设环境下海底电缆的输送容量也不尽相同,有必要对典型敷设环境下超高压海缆输送载流量进行具体分析。文中基于IEC 60287建立考虑外界敷设环境影响下的500 kV交流交联聚乙烯(XLPE)超高压海底电缆稳态热路模型,分析不同敷设段、不同敷设方式、不同环境温度以及不同埋设深度对海缆载流量的影响规律进行分析,并建立超高压海底电缆磁-热-流多物理场耦合有限元仿真模型对稳态热路模型计算结果进行验证。结果表明：海缆登陆段为整条线路的载流量瓶颈段,当登陆段海缆采用管道敷设时,其载流量要比采用土壤直埋敷设时的载流量降低约150 A,海缆载流量随着外界温度的升高以及土壤埋设深度的增加而逐渐降低。有限元仿真结果验证了文中所建立的热路模型计算结果的准确性。     

场路结合法求解地下高压电缆载流量

研究了埋设于复杂土壤中的电力电缆在稳态及暂态情况下的温度场和载流量.土壤区域采用有限容积法离散传热方程,并采用交替方向块迭代法加快求解速度,在求得土壤的稳态温度场或暂态温度场的一个时步的收敛温度场后,与电缆区域的等值热路法相结合,最终求得电缆导电线芯的温度及载流量.通过在与电缆导电线芯同圆心的土壤圈上进行二次插值将数值计算求得的土壤区域温度场和电缆区域的等值热路计算结果联系起来.为了加快计算速度,土壤采用了不均匀网格.采用变导热系数将土壤水分迁移的影响和电缆各层材料导热系数随温度变化的影响考虑进来.有效地解决了土壤区域与电缆区域边界不一致给计算带来的困难,编程简单方便,计算速度快.通过与试验结果的比较,证明了方法的正确性.     

高压电力电缆温度场和载流量评估研究动态

为了提高电力电缆的利用率和安全可靠性,电力电缆温度场和载流量分析受到了相关研究人员的广泛关注。通过对现有研究现状分析,基于热路的解析计算、数值分析、试验和温度在线监测等方法已经应用于电力电缆温度场和载流量分析计算中;考虑土壤中水分迁移、排管等敷设方式下的内含封闭空气层等情况下的外部热阻是目前热路解析计算方式的研究重点;耦合求解水分迁移场、内部空气流场、温度场和电磁场是数值分析方法的研究重点;对于电缆不含光纤测温的回路,利用测温与数值分析方法相结合是确定实时动态载流量的研究重点。综合分析可知,外部热阻、多场耦合、实时动态载流量将是未来电力电缆群温度场和载流量分析的关键技术。     

基于参数拟合技术直埋电缆的缆芯暂态温度计算

电缆温度的暂态计算对其传输容量的合理分配及安全预警具有重要意义。然而在实际计算直埋电缆的温度时,存在电缆绝缘材料及周围土壤的热参数（密度、比热容、导热率）不易获取,或绝缘材料的热参数因老化而改变等问题,使得数值方法和传统热路法难以实现对电缆温度的精确计算。当电缆状况和敷设环境已知时,在传统电缆热路模型的基础上,提出了一种通过信赖域算法后,再根据实测量温度来拟合改进的热路模型参数的方法,并得出电缆的缆芯和表面温度简化计算式,避免了绝缘层和敷设环境热参数难以获取的问题,减小了电缆温度的计算量。最后使用110 kV XLPE电缆开展直埋电缆的温升实验,将实测温度与计算值对比,仅存在较小的误差,证明了热路参数拟合和温度简化计算式的准确性。     

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。     

准稳态平板法测量土壤导热系数

鉴于土壤的导热系数对地下电缆载流量和温度场有很大影响,采用带有内热源的镀铬抛光铜管(发热管)来模拟电缆稳态场,根据准稳态平板法原理,搭建土壤导热系数实验台,测量出不同深度的土壤导热系数,得出不同深层和不同含水量分别与导热系数关系的变化曲线。试验研究表明,土壤的导热系数在地下直埋电缆的稳态温度场计算中可以大致地将土壤分为两层,即非干燥层和干燥层,这对直埋电缆温度场计算中土壤导热系数的选取具有指导意义。     

地下电缆温度场的场路结合算法

精确模拟地下电缆的散热特性,对电缆的安全、稳定运行具有重要意义。文章基于有限容积法和等值热路法,提出了场路结合的地下电缆温度场计算方法和计算模型。该算法仅对土壤区域进行数值计算,将电缆等效为点热源,电缆各层的温度由热路法求得,包围电缆的土壤层的温度由数值计算后经插值求得,有效解决了土壤区域与电缆区域边界不一致给计算带来的困难,且减少了计算工作量、提高了计算速度。通过试验验证了该算法的正确性。     

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。