复杂环境地埋电缆群暂态温升热路模型适应性仿真验证研究

简易可行、快速准确地评估电缆实时温升,是释放潜在输送能力,提高运行效率的基础。目前,评估电缆线芯温升的方法主要有测量方法与计算方法,借鉴热电比拟的方法,提出了引入平衡热阻与平衡热感的电缆群暂态温升热路模型。然而实际运行中,电缆的运行环境更为复杂,电缆回数多少、负荷波动程度等因素也可能影响模型的准确性。为充分验证热路模型的适应性,文中通过构建一个复杂环境、工况条件下的电缆群暂态温升有限元算例,并与热路模型结果进行比较。验证结果表明,针对不同影响因素,原有热路模型可进行灵活调整扩展,参数求解方法不变,模型的便捷性与准确性不受影响;电缆回数数量、介质均匀性、负荷波动程度、日照与环温变化幅度均不明显降低模型的准确性。研究成果不仅验证了模型的适应性,而且可为类似模型的检验方法提供重要参考。

基于暂态热流耦合仿真的沟内密集堆积配电电缆群载流能力预测及新增负荷优化配置

配电电缆在电缆沟内堆积现象普遍存在,会加剧各回路间的热影响,降低电缆群的载流能力。针对某站出线电缆沟的实际情况,建立沟内密集堆积电缆群的热流耦合仿真模型,并实验验证了模型计算的准确性;加载负荷电流曲线开展沟内电缆群的暂态热流耦合仿真计算,研究了电缆群的当前运行状态;采用COSMOLwith MATLAB联合仿真及差分进化算法,对空载、重载和断面电缆群的载流能力进行预测,并对给定新增负荷在轻载线路和全电缆进行优化配置。结果表明,在其他条件不变的情况下,电缆位置及其周围电缆负荷情况影响其散热进而影响其载流量,预测的4条空载线路的最大和最小载流量相差约8.8%;电缆的初始负荷越重、温度越高,预测载流量的负荷增加系数越小;利用暂态热流耦合仿真结合差分进化算法可最大化电缆群的载流能力,可使新增负荷分布更为合理并降低电缆群温度。

地下电缆群稳态温度场和载流量计算新方法

根据地表对流和深层土壤温度不变的原则,将地下电缆群开域温度场等效为闭域温度场,应用有限元分析了给定电缆负荷电流的地下电缆群闭域温度场分布。采用热路法将电缆金属套损耗归算到电缆导体,应用调和平均法对电缆导体外的薄层进行处理,最终将电缆等效为导体和外护两层结构,减少了剖分节点数,提高了计算精度和收敛速度。采用弦截法计算了地下电缆群载流量。试验和计算结果表明,利用有限元计算地下电缆群温度场和载流量满足工程实际需求。

排管敷设电缆群温度场和载流量数值计算

为充分利用电力电缆线路的传输容量,提高电缆的利用率,准确计算电缆线路的温度场分布,建立了地下排管敷设电缆群的热传导、热对流、热辐射微分方程,给出了2维共轭温度场的求解域和边界条件,利用涡量-流函数和伽略金法给出了自然对流的变分方程,利用迭代和耦合算法对方程进行了有限元分析和计算。给出了给定电缆负荷的温度场分布图,迭代计算了单回路和多回路交联聚乙烯电缆系统的载流量。排管内带绝缘发热管的试验和计算的对比,验证了计算模型的有效性。

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。

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。

基于有限元法的地下电缆群温度场及载流量的仿真计算

结合传热学知识对地下直埋电缆温度场进行分析,构造出热传导方程和边界条件后,采用专业有限元软件建立了3根直埋单芯电缆的温度场模型,计算区域采用三角形单元剖分法。对电缆温度场分布及载流量的确定采用对分法进行迭代求解。通过仿真,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,为工程实际提供了参考依据。

电缆群排管敷设形式下的分流运行优化方法

夏季地下排管电缆聚集运行温度异常,电缆温度过高会加速电缆绝缘材料的老化,热量累积到一定程度,还可能引起起火事故。为降低地下排管中电缆运行温度,提出了电缆群排管敷设形式的优化方法。基于有限元法计算地下排管中电缆群运行温度场,建立了电缆群敷设形式优化计算模型。以电缆群中最高温电缆的温度降到最低为目标函数,电缆群中总载流量不变为约束条件,对电缆群中温度较高的电缆进行分流优化计算。通过Comsol Multiphysics软件仿真计算的结果可见,与未优化之前相比,采用优化方法后排管中最高温电缆的导体芯温度降低了约11%,电缆群最大温差降低了3.6℃,增加了电缆群温度场分布的均匀度,优化效果显著。

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。

城市地下电缆群载流量预测仿真研究

对城市地下电缆群载流量数值的预测计算,能够有效的确定电力电缆在特定环境条件下的载流量。对电缆载流量的预测,需要对电缆的实际工况进行建模,并分析相关的热传递特性,进行迭代计算后得到预测结果。传统方法首先计算电缆不同部位的等效热阻和电缆的总损耗,基于热路计算电缆温升,但对于有多种热传递过程的计算对象预测精度较低。针对城市电网中排管敷设的电力电缆群,从热传导、热对流、热辐射三方面分析了热传递过程,结合一220k V电缆与35k V电缆同排管敷设的实际工况,建立二维温度场和流场有限元模型。利用多层圆筒结构对电缆薄层进行了电参数、热参数的折算,计算了一定条件下的220k V电缆的载流量,给出了电缆群温度场、流场的计算结果,并进一步从土壤导热系数、环境温度、邻近电缆负荷三方面进行了电缆载流量影响因子的定量计算。

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。

窄通道下排管敷设电缆群负荷优化

电力管道施工过程中,有时不可避免地要经过道路狭窄或地下管网密集的区域,为了保证安全水平净距,通常将此段电缆群变更为通道较窄的布置方式,但这会导致电缆群载流能力减小。将传热学原理和矩阵论相结合,基于IEC 60287提出了一种窄通道下电缆群不等负荷的矩阵优化方案,针对几种典型排管敷设的窄线路建立了有限元模型并进行温度场仿真,验证了优化方案的准确性;最后通过对实际工程通道变窄前后的负荷进行对比设计了合适的窄线路,结果表明该通流方案可提高电缆的利用率,减小了通道变窄对载流能力的影响,窄线路采用不等负荷通流方案可提高电缆的输电能力,随着回路数的增加最大可提升6.53%。

基于多物理场耦合模型的三芯电缆群温度在线监测

针对现有设备无法检测出三芯电缆群中各电缆线芯温度的问题,建立了电缆沟三芯电缆群的多物理场耦合模型,提出了基于有限元模型的电缆线芯温度在线测量法。首先根据传热学理论对建立的高精度耦合模型进行了分析,研究了稳态运行下各电缆电磁场对温度场的影响,发现电缆沟内各电缆温度场具有对称分布规律。然后,运用有限元法定量分析了各电缆运行温度与载流量的关系,建立了电缆线芯温度测量的数学模型;设计了基于LabVIEW的电缆线芯温度在线监测系统,实现了电缆线芯温度的实时监测和故障预警。将理论数据与实测数据进行了对比,结果显示二者之间的误差不超过1℃,满足实际工程需要。

基于机器视觉的排管电缆群布置方式的参数优化

针对难以顾及排管电缆群的总体敷设情况,各个电缆导体芯温度不均匀的问题,该文设计一种基于机器视觉的排管电缆群布置方式的参数优化方法。将多个指标进行平行对比,综合评价与分析排管电缆群参数对称性,基于机器视觉提取缆线目标,设计提取流程;通过分析空气层热阻与缆导体芯温度、电缆外半径的关系,优化排管电缆群布置计算模型,完成排管电缆群布置方式的参数优化。实验结果表明,对某城市电站排管敷设电缆群进行优化后,电缆导体芯最高温度降低了5.6℃,温度差降低了4.5℃,排管电缆群布置方式的参数优化效果良好,可应用于实际。

不均匀土壤中电缆集群的优化运行

电力电缆集群在统一的载流量下运行,未能充分挖掘电缆的输送能力。为提高地下电缆集群的总体输送能力,本文采用基于有限差分法的电缆温度场数值计算程序和人工鱼群优化算法,以电缆群电流之和最大为目标函数,以所有电缆温度低于其最高额定温度为约束条件,确定带回填土的电缆集群每一回路的优化运行电流。计算结果表明,回填土热阻系数较大时,优化运行策略更能提高电缆的使用效率。

安徽省无为县电缆产业集群品牌发展现状研究

集群品牌是产业集群形成的重要标志之一,集群品牌的公共性使得单个企业对于集群品牌的培育和维护缺乏激励,因此亟需建立一套集群品牌建设的整体机制。无为电缆产业集群近年来发展迅速,但是对于集群品牌的建设还处于一种自发被动的状态,通过分析无为电缆产业集品牌在建设和发展存在的问题及原因,提出提高集群品牌竞争力建议,相信对其他集群品牌的建设也有借鉴意义。

县域产业集群与城镇化互动机理研究——以无为电缆集群为例

城镇化的发展必须要有产业支撑,以产业集群带动城镇化是推进我国县域城镇化进程的有效途径之一。笔者基于集群发展的3个阶段,分析了集群与城镇化的互动关系。且以安徽省无为县电缆产业集群为例,结合该县电缆产业的发展历程深入分析了电缆集群与城镇化的互动过程。从案例分析结果来看,集群与城镇化之间存在互动关系,两者相辅相成,相互助益。

多种敷设方式下集群电缆的直流载流量仿真研究

为了研究集群电缆敷设方式、回路间距、回路数以及排列方式对交流集群电缆直流载流量的影响,以10 kV交流配电网中广泛使用的三芯交联聚乙烯(XLPE)电缆为例,通过有限元仿真软件建立集群电缆的温度场和流场耦合仿真模型,得到了直埋敷设、排管敷设和沟槽敷设下集群电缆以双极式直流拓扑结构运行时的直流载流量、温度分布和流场分布。结果表明:随着回路间距和回路数的增大,集群电缆载流量的变化速率逐渐减小。直埋敷设下集群电缆之间的热场相互作用最大,而沟槽敷设下集群电缆之间的热场相互作用最小。增大集群电缆水平间距来提高直流载流量的效果要优于增大垂直间距。随着集群电缆距沟槽壁的水平距离增大,直流载流量呈现缓慢的下降趋势。研究结果可为多回路10 kV交流XLPE电缆的直流改造工程提供理论依据。

镇域传统产业集群创新网络演进特征及形成机理--以安徽高沟镇电缆产业为例

基于专利合作数据和实地调研数据,借助UCINET对安徽高沟镇电缆产业集群创新网络进行量化分析,揭示镇域传统产业集群创新网络的构成与演化特征,并运用多维邻近性理论探究其演化机理。研究表明:(1)产业集群创新网络是由网络主体、网络联结和网络结构三大要素构成,要素之间相互联系、协同发展;(2)镇域传统产业集群创新网络形成时间久,经历了初生期、结成期和发展期3个阶段,创新主体由单一转向多元、联结方式由非正式转向正式、联结强度由弱变强、联结结构由星型转向网状;(3)受地理位置、产业性质及经济基础的限制,地理邻近在镇域传统产业集群创新网络形成中具有重要作用;认知邻近存在滞后性,且其作用发挥一定程度上受到地理邻近制约;由于镇域传统产业集群自我创新能力较弱,创新网络对政府及合作组织的依赖性更强,制度邻近及组织邻近作用有待进一步凸显。