外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算与试验

导体温度是反映电缆运行状态的关键因素,因而有必要实现对它的监控。实际中对运行电缆导体温度的直接测量难以实现,工程中常采用计算的方式来获取,而复杂多变的电缆外部因素使得对导体温度的精确计算也非常困难。为此,在电缆外皮温度监测的基础上,建立了单芯电缆暂态热路的数学模型;分别推导出只考虑电流变化和只考虑表皮温度变化两种情况下的暂态温升递推公式,进而推导出单芯电缆暂态温度的完整叠加公式;并采用经典4阶Runge-Kutta法求解微分方程组计算电缆本体温度。同时编制了电缆暂态计算软件,可根据电缆外皮温度的监测,计算电缆导体和金属护套暂态温度。为验证暂态模型和软件编制的正确性,在试验现场进行了单芯电缆暂态温升试验,并将计算结果与试验测得的温度数据进行了对比验证。结果表明,基于电缆外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算具有较高的精度,可用于单芯电缆实际运行中的温度控制、电缆状态监测及其故障预警等方面。

地下电缆群暂态温度场和短时载流量数值计算方法

利用有限差分法将地下电缆群暂态过程分为离散的时间步,然后利用有限元法分析每一时间步的地下电缆群温度场分布,给出了土壤直埋电缆群的暂态温度场分布。在此基础上,利用牛顿迭代法计算了土壤直埋电缆群的短时载流量。试验和计算结果表明,利用有限差分和有限元计算地下电缆群暂态温度场和短时载流量为工程实际提供了一种新的计算方法。

排管敷设电缆群暂态温度场和短时载流量数值计算

地下排管敷设已经成为电缆敷设的主要形式,准确计算地下排管敷设电缆群的暂态温度场和短时载流量对合理调配电缆线路短时负荷具有重要的意义。为此,利用有限差分法将地下排管敷设电缆群暂态温度场计算过程分为离散的时间步,在每一个时间步内,利用有限元法计算地下排管敷设电缆群的温度场分布,最后给出了整个时间域内地下排管敷设电缆群的温度变化过程和最终暂态温度场分布,在此基础上,利用迭代法计算不超过绝缘短时耐受温度极限的地下排管敷设电缆群的短时载流量。利用地下穿管的发热管试验和仿真来模拟地下排管敷设电缆,试验结果与仿真计算结果基本相符,证明了利用有限差分法和有限元法计算地下排管敷设电缆群暂态温度场和短时载流量具有较高的精度,为工程实际提供了一种新的短时载流量计算方法。

电梯曳引PMSM三维暂态温度场的数值计算与分析

针对电梯曳引交流永磁同步电机的特殊结构,根据传热学理论建立其电磁稳态运行条件下的三维暂态温度场的计算数学模型,给出求解域内的基本假设及相应的边界条件,根据电磁场计算,确定定子铁心与磁极区域的损耗热源分布。以某型曳引电机为例,应用有限元法计算了电机定转子额定电磁稳态工况下温度场的同时,也对电机短时过载情况下的温升进行了分析,通过把温度场数值计算的结果与实测数据相对比,验证了所建模型的合理性,为电梯曳引交流永磁同步电机的温度场计算提供了参考依据。

200MW锅炉汽包暂态温度场和应力场的有限元计算及疲劳寿命分析

本文利用有限元方法对200MW锅炉汽包(包括下降管接头)的温度场和应力状态进行了分析计算,进而对汽包的低周疲劳寿命及裂纹扩展寿命进行了估算。

基于ANSYS的多次换相失败时平波电抗器暂态温度场仿真

本文中作者为研究平波电抗器多次换相失败引起平波电抗器气体继电器误动作,提出了一种故障时平波电抗器暂态温度场仿真的方法。

多场耦合的电机暂态温度场计算

针对稳定负载下电机暂态温度场的计算问题,以小型封闭式结构的异步机为对象,建立电机热源计算的有限元电磁场模型,并依据散热结构特点建立相应的温度场模型,通过多场耦合的途径实现电磁场与温度场的联合,并附于电磁场、温度场相关的模型参数及联合计算参数,经电磁场适时地耦合温度场的联合计算,实现稳定负载下的温度场各暂态计算。通过搭建实验系统及测试,对电机额定负载下全域温度场实验结果和仿真对比得出,电机稳定负载下,多场耦合的联合计算能较好地计算电机全域暂态过程温度场。

大型锅炉膜式水冷壁暂态温度场有限元分析

在６００ＭＷ锅炉机组水冷壁热力试验的基础上，利用有限元分析的方法对低倍率锅炉膜式水冷壁管壁温度分布随传热工况的动态变化进行了分析。导致水冷壁管壁温度波动的最根本的原因是管内传热恶化；单面受热水冷壁在管内发生传热恶化时其向火侧管内外壁温差随时间的波动较小，而水冷壁周向温差则随向火侧外壁的壁温波动而剧烈波动。

基于多场耦合的电机复杂工况暂态温度场研究

针对负载变化的复杂工况下电机暂态温度场的计算问题,以小型封闭式结构的异步电机为对象,采用多场耦合的方法建立二维多场耦合模型,通过电磁场、温度场模型等效参数的合理设置和电磁场-温度场耦合参数的合理设置,计算复杂工况下电机二维全域暂态温度场。结合各种复杂工况下负载变化的热积累特点,以及电机全域及定子、绕组、转子和外壳等典型部位的温升变化,分析各种复杂工况下电机温升变化规律。通过搭建实验平台测试全域暂态温度场,分析对比实验数据与仿真数据,证明通过合理设置模型等效参数和耦合参数,多场耦合方法能准确的计算复杂发热状况下的电机暂态温度场、温升分布及变化规律。

水平直流接地极暂态温度场分析

为分析水平直流接地极温升特性,采用ANSYS软件建立了长9m的水平电极电热耦合动态模型,仿真计算了水平直流接地极暂态温升,获得了暂态温度场的分布规律和温升曲线,与试验结果对比分析表明,水平电极的散流、温升分布呈显著的端部效应,整体呈U字型对称分布;电极端部温升速率最高,幅值最大。仿真计算焦炭床截面对电极暂态温度场的影响表明,增大焦炭床截面可显著降低电极温升,温升最高点位于焦炭床端部周围的土壤中。

基于多场耦合的电机暂态温度场研究

针对复杂工况下电机不稳定发热引起的温度场暂态计算问题,根据不稳定发热的规律建立电磁场与温度场的二维耦合模型。文中依据小型式异步电机的结构特点,进行电磁场-热场二维模型的结构参数、边界条件参数、材料的电、热物理参数的计算、等效及配置;依据复杂工况下发热变化的规律,进行耦合频率、热源耦合方式的设计及相关参数计算配置,实现不稳定负载下电机的暂态温度场计算并考察电机各部分的实际最高温度分布状况。基于实验平台的方案设计和搭建,进行温升实验。通过对比分析电机暂态温度场的仿真和实验数据,验证了二维模型参数等效的合理性和多场耦合法能够准确地计算复杂工况下电机全暂态温度场。

基于双电阻辨识方法的感应电机暂态温度计算

感应电机的状态监测是其稳定可靠运行的关键,电机的运行温度是其一项重要的指标。为了评估感应电机的运行温度,提出一种基于双电阻辨识方法的感应电机暂态温度计算方法。首先,利用基于转子磁链的模型参考自适应对当前时刻电阻阻值进行修正。进而基于上述参数可以得到电机损耗,用于计算感应电机暂态温度。在此基础上,根据金属电阻与温度的近似线性关系,得到未修正的暂态电阻阻值。重复上述计算,可以实现对电机定转子侧温度的观测,理论分析与实验结果验证了所提方法的可行性与有效性。

坚强智能电网高压电缆芯暂态温度实时监测方法研究

为了准确监测智能电网高压电缆芯暂态温度,研究坚强智能电网高压电缆芯暂态温度实时监测方法。依据背向拉曼效应中代表温度的反斯托克斯光与斯托克斯光比值,基于光频域反射(OFDR)的电缆芯暂态温度检测结构建立高压电缆芯暂态热路模型,并依据电缆各截面等温、电缆芯厚度与电缆芯热阻值受热阻系数影响等模型假设条件简化该模型,利用频域分析法计算电缆芯暂态温度。实验表明:高压电缆芯的温度可通过线芯电流和电缆绝缘层温度综合展现;该方法监测温度数值与实际温度数值误差为±0.1;不同电磁干扰下该方法监测温度曲线与实际温度曲线相差不大,受电磁干扰影响较小;滤波前后,该方法均可准确监测温度变化情况,具备较好电缆芯温度监测效果。

发电电动机转子磁极暂态温度场分析

该文以发电电动机在额定运行工况下的转子磁极稳态温度场为起点,运用ANSYS有限元软件,分析了某发电电动机在2倍额定励磁电流运行50s和短时间不对称运行工况下的转子磁极暂态温度场。分析结果表明阻尼绕组和励磁绕组的最高温度值在允许温升范围之内,为发电电动机的设计和制造提供量化依据。

基于集总RC热网络方法的干式套管暂态温度计算方法研究与应用

干式套管广泛应用于各类变压器中,需通过在线监测和停电试验获取套管的状态,确保安稳运行。在线监测和试验数据均会受套管本身温度影响,而干式套管无测温装置。因此,针对套管温度分布问题,基于集总RC热网络方法,提出了一种干式套管暂态温度计算方法,为干式套管现场试验和在线监测数据提供必要的环境参数,并以此作为套管介损和绝缘电阻数据的折算依据,为获取套管真实状态数据提供有效参考,提高对干式套管运行和绝缘状态的管控效果。

增程式电动车PMSM三维暂态温度场的数值分析与计算

针对增程式电动车永磁同步电机,根据传热学理论建立了其电机稳态运行时的三维暂态温度场的分析模型,给出了求解域内的基本假设及边界条件。根据电磁场计算,确定了定转子铁芯与磁钢涡流损耗分布。应用有限元法计算了电机定转子额定稳态工况下温度场分布,通过把温度场数值计算的结果与实测数据相对比,验证了计算模型的合理性,为增程式电动车永磁同步电机的温度场计算提供了理论依据。

基于温度场与D-Kalman参数估计的光学电压传感温度补偿方法

光学电压传感器在温度稳定性方面仍有亟待解决的问题,一是电光晶体在温度变化时存在温度梯度,导致表面温度与光路温度不等;二是晶体物性参数也会受到温度影响。为此提出一种基于温度场与双卡尔曼滤波(Dual Kalman, D-Kalman)参数估计的温度补偿方法。以锗酸铋晶体为研究对象,在对传感器输出信号进行交直流分离的基础上,先利用半解析法建立晶体暂态温度场模型,再分别通过卡尔曼滤波与中心差分卡尔曼滤波实现对晶体内部温度和初始温度下晶体折射率的状态估计,最后将修正参数与传感器输出信号高频分量相结合计算补偿电压。实验结果表明,传感器在外界温度为[20℃,40℃]以0.5℃/min速率不断升高的环境下,暂态温度场解析式的仿真精度在0.02%以内,实验测量精度在0.2%左右,补偿输出电压测量精度优于0.52%。与同平台下反向传播神经网络温度补偿效果以及不同平台下的补偿效果相比,该方法提高了传感器测量精度。

电缆连接器用绝缘护套的温度分布和暂态过程

硅橡胶因其出色的绝缘性、抗电弧性和耐热性被广泛应用于绝缘子及其他绝缘元件的制造中。工程中常用安装硅橡胶绝缘护套的方法来提高电气设备的绝缘水平,但普通硅橡胶材料的热导率仅有0.27 W/(m·K),因此电气设备安装绝缘护套后的散热也成为亟需解决的问题。基于此,建立了电缆连接器配合绝缘护套的三维模型,基于有限元软件分析了绝缘护套的厚度、热导率、工作电流以及环境温度对其温度暂态变化的影响,并分析了热稳定状态下绝缘护套的三维轴向温度分布。结果表明:受金具温度系数的影响,绝缘护套界面温度的上升与工作电流和环境温度的增长呈指数关系;绝缘护套材料的热导率是影响其温度暂态变化和分布的主要因素。热导率越大,护套界面达到热平衡状态的时间点就越短,热量沿同一方向传导的距离就越长。

电力电缆暂态导体温度计算及过负荷能力预测

为解决无法直接测量导体温度的问题,在电缆内置光纤温度监测的基础上,建立了单芯电缆暂态热路模型,同时编制了由光纤温度推算导体温度的计算程序,并根据实时负荷和光纤的温度计算导体温度。在实验室对单芯电力电缆进行了恒定负荷和周期负荷的暂态温升试验,结果表明,基于实时负荷电流和电缆光纤温度推算电缆导体温度具有较高的精度,同时,基于光纤温度和实时负荷对电缆进行过负荷能力预测,可满足工程需要。

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.