土壤直埋单芯电缆暂态温升计算模型的研究

研究了一种集总参数模型,以提高土壤直埋单芯电缆暂态温升计算效率。利用平衡热阻和平衡热感模拟热扩散过程中热阻和热容的时变特性,从而建立不依赖外表测温的集总参数温升的计算模型。在算例验证中,分别采用集中参数模型、有限元法与通用软件对同一工况进行计算,并将结果进行对比,证明了该方法的有效性。此外,基于热传导叠加的原理对模型进行优化,将电缆自身发热和环境温度影响分别建立模型,从而使算法很好的适应环境温度的变化。

基于转移矩阵的土壤直埋电缆群稳态温升快速算法研究

文中研究了一种基于转移矩阵和热传导场可叠加原理的方法,以实现对复杂土壤直埋电缆群稳态温升的快速计算。将电缆群的共同作用离散为多根电缆单独作用的组合,两两间的相互影响利用转移系数描述,进而通过有限元计算获得表征电缆群热学特性的转移矩阵,从而实现快速计算。在算例验证中,分别用有限元方法和文中所述方法计算了6根直埋土壤电缆群的温升,并对结果进行对比,证明了基于转移矩阵快速算法求解的准确性。之后利用有限元计算和通用软件CYMCAP提取转移矩阵后计算温升,进一步验证了方法的有效性。

土壤直埋电缆群暂态温升快速计算模型的研究

文中研究了一种基于时域响应和热传导场可叠加原理的方法,以实现对土壤直埋电缆群暂态温升的快速计算。首先将电缆群的共同作用离散为多根电缆单独作用的组合,单根电缆自身发热利用自响应模型描述,电缆间的相互影响利用互响应模型描述,然后通过节点温升耦合的方式获得电缆线芯的综合温升,从而实现暂态温升的快速计算。在算例验证中,利用通用软件Cymcap提取模型参数后,计算了典型工况的暂态温升过程,并与软件结果进行了比较,验证了方法的有效性。

土壤直埋单根电缆暂态温升热路模型的验证试验

为提高电缆暂态温升计算的便捷性与准确性,文[1]提出了一种新的集总参数模型,并通过仿真计算进行了验证。为进一步验证该模型结构及参数提取方法的可信性,发现实践中模型应用可能存在的问题,选取了两种不同类型、不同部位温度评估需求的电缆开展真型试验研究。试验过程中,模型计算结果与真型试验测试结果误差均小于3 K,能够满足运行的需要。验证试验结果表明,模型结构是合理的,参数提取方法是可信的;参数提取的数据基础不仅可来自于仿真计算,而且可以源于实测数据,这既丰富了数据来源,也可以避免环境结构复杂性对数值仿真精度的影响,从而提高了模型对复杂环境的适应性;针对不同部位暂态温度分析的需求,原有热路模型可进行灵活调整,参数求解方法不变,模型的便捷性与准确性不受影响。

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。

复杂直埋电缆群缆芯温升快速算法研究

简便、快速和准确地评估直埋电缆群缆芯温升对于保证其可靠、安全运行,以及管理电缆群的实时负荷具有重要的现实意义。当直埋电缆群周围热媒介导热系数已知时,电缆本体和相邻电缆间均可以用线性方程表示其热过程,从而可以构建一个转移矩阵来实时估算电缆缆芯温升。利用有限元计算结果,获得电缆本体缆芯温升与发热样本数据组,以及相邻电缆间的发热与温升样本数据组,再利用数据拟合,获得缆芯温升与缆芯损耗、介质损耗、金属套损耗,以及相邻电缆损耗之间的关系,获得自热导系数和互热导系数,构建出直埋电缆群缆芯温升快速计算的转移矩阵。通过对12根两层三芯电缆群的有限元计算结果与转移矩阵计算结果的对比,验证了该方法具有较高的准确性,且计算速度较快,便于现场工程人员使用。

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。