高压大截面电缆和金具短路电动力的电磁——结构耦合有限元分析

高压大截面电缆运行电流大,发生短路故障时产生的短路电动力大大高于普通电缆,更容易造成缆体和固定金具的损伤,威胁输配电安全。为了分析高压大截面电缆短路电动力对缆体和金具的影响,文中建立了330 kV高压大截面品型垂直蛇形敷设电缆的电磁—结构耦合有限元模型,使用Maxwell瞬态电磁场分析法计算出电缆的短路电动力体密度分布;采用顺序耦合法将电动力体密度耦合至结构场计算出电缆金具的应力分布;对缆体磁场分布、受力时变特性及金具的应力分布进行了分析。结果表明,缆体短路电动力的幅值随时间周期性衰减,夹具上表面和螺栓处、电缆支架远端和螺孔等部位在短路电动力下应力最大,具有最大受损风险。     

回路间距对电力电缆短路电动力的影响分析

为有效降低短路电动力对电缆和金具的损害，科学合理地确定电缆的回路间距，本文采用电磁耦合有限元法对高压大截面电缆短路电动力进行了数值计算和分析。建立了单、双回路下水平敷设和品型敷设的电缆三相短路电磁耦合有限元模型，计算并分析了短路电动力在时间和空间上的变化；分析得到了双回路水平和品型敷设下三相短路电动力最大值随回路间距变化的方程。结果表明，双回路短路电动力与回路间距满足特定函数关系，且存在一个电动力变化斜率的拐点，可根据该拐点确定回路间距。本文研究可为电缆短路电动力理论研究和工程设计施工提供理论和技术支撑。