基于IEC 60287和有限元法的高压海底电缆温度场分析方法

高压交联聚乙烯（XLPE）海底电缆结构复杂、敷设环境特殊，分析导体温度时需要考虑较多因素。笔者详细介绍了海缆分层及参数计算注意事项，参照IEC60287标准进行计算，建立了海缆的精确热路模型，获得了海缆导体温度及各层温度的矩阵方程。采用有限元方法仿真了不同环境温度及负荷下的海缆温度场，环境温度在14～24℃之间、电流在100～500A之间变化时，热路模型与有限元仿真获得的导体温度偏差小于0．3℃。仿真结果表明．热路模型得到的导体温度及各层温度关系的计算精度满足要求，且与外界环境温度无关，为精确计算海缆导体温度提供参考。

10kV三芯交联电缆载流量的试验研究

三芯电缆广泛应用于城市配电电网,其可靠运行与绝缘温度密切相关,因而电缆载流量的精确计算是电缆安全、可靠运行的保证。由于配电电缆的线路多、结构复杂、敷设方式多样,使得配电电缆线路的管理和载流量计算不像高压电缆那么规范。近几年一些非常规的敷设方式大量使用,使得配电电缆载流量的计算更加困难。为规范配电电缆载流量的计算,模拟了广州地区10kV三芯交联电缆典型敷设条件,在试验现场进行了单根空气、直埋、穿管敷设及2×3多回路密集敷设下的电缆载流量试验;编制了计算三芯电缆载流量的计算软件,将电缆本体各层温度降的试验值与软件计算值进行了对比,试验研究结果验证了理论计算的正确性。三芯电缆载流量的准确计算可为运行中负荷的控制提供参考,保证电缆的可靠性,并最大限度发挥电缆的输送能力。

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。

不同敷设环境下高压直流海缆的温度场分析

采用专业有限元软件COMSOL Multiphysics建立了单芯直流海缆陆地段、滩涂段以及海床段的海缆温度场模型,并对海缆导体温度进行仿真计算。通过将仿真结果与IEC60287解析算法结果进行比对,验证了有限元算法应用于工程实际的有效性,并得出直埋敷设下直流海缆载流量的瓶颈段为陆地段的结论。最后利用有限元法分析了海缆埋地深度、双极间距、地表空气温度以及对流换热系数等因素对直埋海缆温度场分布的影响。

交流电缆稳态载流量监测方案及影响因素

为了提高交流电缆载流能力的利用率,提出交流电缆稳态载流量计算相关可变参数的监测方案.根据IEC-60287标准,应用变化单一参数,固定其他参数的方法,分析环境温度、土壤水分迁移、土壤热阻系数、电缆敷设深度以及电缆排列方式对稳态载流量计算的影响.结果表明,各监测量对于稳态载流量计算结果的影响规律并不完全一致,具有各自的特点.

电力电缆载流量计算标准化和软件化

我国电缆载流量计算标准(JB/T 10181)等同于IEC 60287标准。它是计算电缆载流量的基础公式。但要将该标准顺利地运用到实际工程中去,必须将该标准数字化、软件化。 1.计算公式热路与电路相仿,利用比较熟悉的电路知识分析电缆热路是最容易理解的。对于单芯电缆,等值热路如图1所示。其热路方程式:

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%。

复合海缆载流量计算方法研究与对比

针对复合海缆载流量计算问题,对目前主流的载流量算法进行研究分析。介绍IEC60287标准、有限元法以及国际载流量计算软件CAMCAP三种方法的原理及求解过程。以某海上采油平台的三芯复合海缆项目为例,分别用三种方法求解海缆的载流量,并对结果进行相对误差分析。实验结果表明,三种算法的计算精度良好,均能被工程应用所接受。进一步结合算法本身的特点及其实现的成本指出,IEC60287适用于简单的电力系统,有限元法适用于复杂的电力系统,而CYMCAP可作为载流量学习与研究的参考工具。实际工程项目可依据电力系统的复杂度,选取最优的载流量计算方案。

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.