地下电力电缆温度场及载流量的数值计算

对地下电力电缆温度场和载流量进行了研究。基于有限差分法,采用直角坐标和极坐标相结合的思想,对计算区域进行不均匀网格的划分。对电缆及其周围土壤的温度场进行迭代,并进行两种坐标系之间的插值计算,得到一个收敛的温度场。多次循环后电缆缆芯达到上限温度值,可得电缆的载流量。     

220kV电力电缆本体热阻特性的试验研究

准确计算电缆载流量对电缆安全、经济运行具有重要意义,而准确计算电缆热阻是计算载流量的基础。以空气中敷设220 kV单芯电缆为研究对象,通过对不同阶跃电流下电缆的温升试验,分析电缆各层的温度分布,确定电缆各部分的热阻。试验结果表明阻水带与铝护套间的空气层导致缆芯与皱纹铝护套间的热阻与IEC标准计算的热阻有较大差异,且交联聚乙烯绝缘的膨胀使空气层厚度减小,导致缆芯与皱纹铝护套间的热阻随缆芯温度的升高而降低,所以,电气电缆本体热阻为动态热阻。     

考虑互热影响的直埋电缆温度场解析计算

IEC标准求解直埋电缆暂态温升时,土壤部分温升采用指数积分公式计算,电缆部分则采用热路模型,求解导体温升需要对电缆和土壤分别分析,增加了计算的复杂性.电缆间的互热效应及土壤对电缆温度场的影响可通过土壤热路模型模拟,与电缆部分的热路模型结合形成完整的RC热路模型.首先根据标准中给出的求解公式计算模型中各层的热阻、热容、热源,然后以有限元法求得的电缆温度场为基准,验证了新模型在稳态及暂态计算时的准确性,最后将模型应用于实际工程计算中.结果表明：当电缆集群敷设时,新模型可正确模拟电缆群的稳态温度分布;计算电缆暂态温升时,与有限元仿真结果相比,解析法的最大误差为3.2℃,平均绝对值误差在0.57℃之内.新模型的误差在工程允许范围内,可用来快速计算电缆周围存在热源时的温度分布.     

预埋管电缆载流量的有限容积法计算和分析

电力电缆排管敷设时,因预埋管中空气热阻较大,使其载流量比直埋方式的载流量有显著下降。为提高预埋管敷设方式下电缆输送能力,可向管道内填充导热介质以改善管道的散热状况。采用基于坐标组合的有限容积法,编制了电缆排管敷设温度场和载流量通用计算程序。程序计算结果与试验结果吻合。计算结果表明,单回路电缆填充导热介质提高载流量较高,在回路流过等电流时降低缆芯温度降低较明显。多回路电缆由于电缆间的互热效应,填充导热介质对提高载流量的效果显著减小。     

电力电缆循环加热试验中热力学工态研究

为研究电力电缆热循环载流量试验中电缆的温升特性,以及介质损耗和环境温度对电力电缆温升的影响,完善了空气中电缆集中参数等效热路模型,建立了暂态下对导体损耗、介质损耗和环境温度进行实时修正的热流微分方程.仿真计算给电缆施加恒定电流时电缆导体、金属套的温升,介质损耗对温度的工态影响,电缆热循环载流量试验中电缆各层的暂态温升和自然冷却曲线,并与实际试验所测得的温升曲线进行拟合验证.研究结果表明,高压电力电缆热循环试验中,介质损耗对电缆温升影响较大,试验中需要对导体损耗、介质损耗和环境温度进行实时修正.     

重庆电网110kV电缆不同敷设方式下温度场分布及载流量计算

针对110 kV电缆运行时其负荷不能超过允许载流量,否则电缆过热会发生事故或造成电缆寿命缩短的问题,采用有限元法分别计算了110 kV 800 mm2YJLW02电缆采用不同敷设方式时其温度场的分布,用双点弦截法计算了其载流量。结果表明:采用隧道敷设方式电缆的缆芯温度最低,有利于降低电缆的温度,可以延长电缆的寿命,提高电缆的使用率。     

直埋单芯电缆的载流量数值计算

针对直埋单芯电缆敷设环境的复杂性引起的其载流量的难确定性,基于有限元法计算直埋电缆温度场和载流量的基本原理及方法,确定直埋电缆结构、敷设环境、材料等参数,应用热力学知识使用ANSYS软件工具对直埋单芯电缆温度场仿真,得到了电缆温度场的分布云图。在此基础上运用最小二乘法曲线拟合了温度场与载流量函数关系曲线,求得了电缆在确定环境下的载流量值。采用上述方法获得的数值计算结果与IEC60287解析计算结果相比较更加准确。     

直埋单芯电缆的载流量数值计算北大核心

针对直埋单芯电缆敷设环境的复杂性引起的其载流量的难确定性,基于有限元法计算直埋电缆温度场和载流量的基本原理及方法,确定直埋电缆结构、敷设环境、材料等参数,应用热力学知识使用ANSYS软件工具对直埋单芯电缆温度场仿真,得到了电缆温度场的分布云图。在此基础上运用最小二乘法曲线拟合了温度场与载流量函数关系曲线,求得了电缆在确定环境下的载流量值。采用上述方法获得的数值计算结果与IEC60287解析计算结果相比较更加准确。     

基于三维温度场的电缆登杆对电缆群载流量的影响研究

电缆登杆是电力电缆与架空线之间的一种过渡方式。若电缆登杆之前联结的电缆为土壤直埋敷设方式,电缆登杆时的载流能力直接影响土壤直埋电缆的载流量。在此背景下,采取有限元法,通过建立电缆周围二维、三维温度场模型来分析电缆登杆时与土壤直埋敷设方式下的载流量。分析结果表明,在同一区域内出现不同敷设环境时,采用三维温度场模型计算载流量需考虑轴向导热,具有更高的精确度。同时,电缆登杆会降低土壤直埋敷设电缆的载流量,电缆并行根数越少,电缆登杆对直埋敷设电缆的载流量影响越大。并且,随着温度的升高和敷设间距的增大,电缆登杆对直埋敷设电缆载流量的影响越大。     

预埋管地下电缆温度场和载流量的数值计算

采用有限差分法,用坐标组合的方法对土壤区域,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,通过当量导热系数的方法,解决了由于预埋管与电缆的偏心夹层带来的计算上的不便,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。     

预埋管地下电缆温度场和载流星的数值计算

采用有限差分法，用坐标组合的方法对土壤区域，电线区域分别进行计算，最终确定了任意敷设方式下电缆允许的载流量．通过当量导热系数的方法，解决了由于预埋管与电线的偏心夹层带来的计养上的不便．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．     

基于场路耦合的直流接地极暂态温度场分析

采用三维有限元法,在考虑地表和空气之间的对流换热情况下,对垂直型直流接地极的暂态温度场进行了计算,得出了垂直型直流接地极暂态温度场的分布规律以及温升曲线.垂直型直流接地极暂态温升值和温升速率与深度正相关,接地极底端温升最高,温升速率最大;垂直型直流接地极的温升速率在初始阶段最大,随着运行时间的增加逐渐减小,直至达到稳态;填充焦炭能有效减小垂直型直流接地极暂态温升值和温升速率.与此同时,还通过大型模拟试验对垂直型直流接地极的温升进行了测量,排除外界因素的干扰,试验值与仿真计算值有较高的吻合程度,这表明了所提出的的仿真计算以及模拟试验都具有较高的准确性.     

土壤直埋敷设单芯电力电缆温度场与载流量计算

土壤直埋、电缆沟、排管是3种比较常见的电力电缆敷设方式,其中土壤直埋敷设方法的使用比较广泛.电力电缆的温度场与载流量可以采用多种方法进行确定,比较常见的方法包括解析计算与数值计算方法.对直埋敷设方式下单回路电力电缆的温度场与载流量进行计算,为电力电缆的设计与运行监测提供参考.采用IEC-60287解析计算方法和有限元数值剖分方法计算电力电缆的温度场与载流量,根据传热学的基本原理以及电力电缆的结构与敷设相关知识建立电力电缆温度场与载流量数值计算模型.在两种计算机结果的基础上对数值方法计算电缆载流量的结果进行分析,总结了其优缺点.     

基于有限元法的直埋式气体绝缘输电线路温升数值计算与分析

为研究直埋式气体绝缘输电线路(GIL)的温升特性,建立了基于多场耦合的三维有限元模型.采用了伽辽金法对模型进行有限元离散,计算了直埋式GIL的导体焦耳热损耗和外壳涡流损耗,并用1段电阻率可变的导体模拟触头部位的接触电阻.通过单元映射的方式,将直埋式GIL的各部分损耗作为体积热源耦合到流体场-温度场进行计算.考虑了SF6气体的温度变化特性,针对土壤的实际传热导热过程,对土壤层6个边界分别施加了恒温边界条件、对流换热边界条件和热流密度边界条件.通过该模型分析了负荷电流与直埋式GIL温度场分布的关系,研究了4种不同土壤对直埋式GIL温升的影响,分析了不同埋深情况下的直埋式GIL温度分布情况,模拟了触头接触劣化过程中直埋式GIL导体与外壳温升变化过程,研究结果为直埋式GIL温升的在线监测或带电检测提供了理论依据.     

卫星大功率电缆束温度场建模分析及捆扎热效应研究

随着卫星功率的提高,星上功率电缆载流量和热耗水平大幅增加,热安全性问题凸显,功率电缆精准建模和精细化设计的需求日趋迫切。基于地面试验数据提出了卫星大功率电缆束的热分析建模方法,并给出了电缆安装固定处和捆扎处换热参数的经验值和试验标定值;通过模拟电缆分束和合束捆扎的温度场定量分析了电缆束捆扎的热效应,明确了增强电缆与周边环境的辐射换热是改善电缆束散热条件最有效的手段。文中建立的卫星大功率电缆束热模型可作为星上功率电缆在轨温度预示和精细化敷设设计的重要基础。     

脐带缆温度场与载流量分析计算

为研究脐带缆的温度场分布与载流量的关系,提高脐带缆运行的可靠性,本文采用有限元法解决传统热路法计算载流量的局限性,利用通用有限元软件ANSYS对复杂结构的脐带缆模型进行分析,得出其整体结构温度场分布情况,对比不同缆芯结构中温度场分布的差别,并对比不同绝缘材料与不同护套材料对温度场分布和载流量的影响,最终找出最适合实际应用的脐带缆结构.     

提高地下电缆线路负荷能力的方法

基于IEC标准提出地下电缆线路优化运行的方法.增加缆群外侧电缆负荷电流以发掘其散热能力,同时相应减少内侧电缆负荷电流保障运行安全.该方法以所有电缆不超过最高长期运行温度为限制条件,以电缆群总电流最大为目标,采用障碍函数法计算每回路电流最佳运行值,采用改进牛顿法计算缆群最大电流值.计算表明,该方法可提高电缆总电流达5%且回路数增多效果更明显,很好地发掘了现有电缆线路的负荷潜能,提高了电缆的经济性.     

锅炉膜式水冷壁温度场的数值计算

本文对锅炉膜式水冷壁的实际工作条件作了数学模型,由此采用有限差分法导出离散方程,并用递代法求得4个截面上的温度场。计算结果表明膜式水冷壁处于很不均匀温度的工作状态,特别是在火焰中心截面上,热负荷越高,温度越不均匀,热应力也就越大。本数值计算可用于估算不同工况的温度场以便选择合适的水冷璧材料以提高安全性和经济性,也能用于分析异常情况。     

基于有限元分析法的电缆中间接头温升仿真研究

针对电力电缆中间接头容易热损耗进而造成事故的问题,研究了导致中间接头发热的原因．根据中间接头的结构,构建了一种新的有限元分析ANSYS仿真模型,通过对模型施加相应的热载荷,得到了在不同的电缆接触面接触压力下及不同电缆电流下的温度场分布．仿真结果表明,电缆接头温度与电缆接头中两侧铜缆芯的接触压力成反比,与电缆中电流大小成正比．     

D2钢大锻件退火加热新工艺设计及研究

运用传热理论,并和用有限差分法对Ｄ２钢大锻件退火加热温度场进行了计算,得出了退火加热锻温度随炉温的变化规律,实际测定了锻件加热过程中锻件表面及中心温度,计算值怀实验值吻合较好,从而得出了Ｄ２钢大锻件退火加热的新工艺,新工艺科学、合理、节能, 于实际生产。