排管敷设电缆群暂态温度场和短时载流量数值计算

采用有限差分法,用坐标组合的方法对土壤区域,电缆区域分别进行计算,最终确定了任意敷设方式下电缆允许的载流量,通过当量导热系数的方法,解决了由于预埋管与电缆的偏心夹层带来的计算上的不便,由于土壤的导热系数对电缆的载流量有很大影响,为此特别搭建土壤导热系数实验台,用于精确的测量土壤的导热系数。

沟槽敷设方式下电缆附近的温度场同时受到周围空气、周围土壤和地表空气的影响,对其温度场的分析有助于准确确定沟槽电缆的载流量。该温度场中的热传递过程是流固耦合的,固体区域用热传导微分方程描述,沟槽内空气采用动量方程、能量方程和连续性方程与热辐射方程描述,流体和固体间热传递采用迭代法求解。采用三维有限元和涡量-流函数耦合求解上述热扩散方程,求得整个场域的温度场分布图和沟槽内空气层的流动方程,然后利用迭代法计算沟槽内电缆的载流量,直到导体温度为363k。计算结果显示,沟槽内存在较强的空气自然对流散热,沟槽内单根400mm2yjv22xlpe电力电缆的载流量为825a,比直埋载流量提高了30%,比排管敷设载流量提高了51.9%。研究结果表明利用有限元和涡量-流函数,可以准确计算沟槽敷设电缆群的流场和温度场分布,从而准确计算沟槽敷设电缆的载流量。

地下电力电缆温度场及载流量的数值计算

利用镜像法和叠加原理,建立了排管敷设的几种不同情况下电缆载流量理论计算的模型,并进行计算;对部分敷设情况下的载流量计算值进行了试验验证,进而说明本文所建立的模型是合适的,理论计算值与试验值的误差仅为2%左右,这将为今后电缆排管敷设情况下的载流量计算奠定了理论基础。

文章针对无锡电力公司东亭变电所的电缆线路,进行了一排4孔(1×4)4根10kv三芯交联电缆、三排4孔(3×4)12根10kv三芯交联电缆、三排4孔(3×4)10kv三芯电缆及三排4孔(3×4)110kv单芯电缆共24根电缆等3种电缆敷设方式的载流量试验。试验结果证实:不同敷设方式对电缆的允许载流量影响很大,一排4根电缆敷设方式的载流量比单根电缆敷设方式的载流量下降了24%;三排12根10kv电缆敷设方式的载流量下降了42%;24根电缆敷设方式的载流量有多元解,按文章中的试验条件,该电缆敷设方式的载流量下降了44%。文章介绍了试验过程记录,还对今后电缆排管敷设提出了应注意的事项。

高压电力电缆温度场和载流量数值计算软件的研究

利用vb6.0开发基于有限元的高压交联聚乙烯电力电缆在直埋、排管、隧道和沟槽等敷设方式下的温度场和载流量计算软件。该软件集成了图形化技术和数据库技术,建立了各种电力电缆参数的数据库,可以动态修改电缆参数,方便地选择和设置电缆型号、敷设方式、接地方式、排列方式和环境参数。测试表明,该软件可以满足大多数工程需求。

导体温度是电力电缆载流量幅值变化的最直接特征量,电缆表面温度和线芯温度是反应电缆运行情况的重要参量。在简化内热源的基础上,建立单芯交联聚乙烯电力电缆的传热模型;通过研究稳态时电缆温度场分布,分析温度参量之间的关系和影响载流量的因素;基于这个传热模型,优化影响因素,对提高电缆安全运行的可靠性和载流量最优化配置有重要的指导意义。

介绍了排管敷设方式的交联电缆载流量的理论计算,包括单根电缆,等负载等截面多根电缆,负载不等、线芯截面不同的电缆,部分电缆等截面、等负载,部分电缆不等负载、不同截面的4种情况下埋地排管敷设方式的电缆载流量计算公式,并与无锡供电公司排管敷设载流量试验结果相比较,理论计算值与试验值误差不超过7%,符合工程需要。

在人口稠密的大城市,电力通常通过直埋电力电缆集群来传输。电缆载流量是电缆设计和运行中的一个重要参数。iec60287标准给出了单一媒质即均匀土壤中电缆群稳态载流量的计算方法,并给出了有回填土的非单一媒质中电缆群的载流量修正计算方法。为给电缆工程的设计与运行提供科学依据,采用基于场路结合的有限差分法,提出了非单一媒质中电缆群的载流量数值计算方法,深入研究了不均匀土壤中的电缆载流量及其影响因素。计算结果表明,iec外部热阻修正计算方法的计算精度与回填土热阻系数有关。回填土热阻系数较大时,iec计算载流量显著偏低。

第42卷第4期：1142-1150高电压技术vol.42,no.4:1142-1150 2016年4月30日highvoltageengineeringapril30,2016 doi:10.13336/j.1003-6520.hve.20160405014 高压电力电缆温度场和载流量评估研究动态 梁永春 （河北科技大学电气工程学院，石家庄050018） 摘要：为了提高电力电缆的利用率和安全可靠性，电力电缆温度场和载流量分析受到了相关研究人员的广泛关 注。通过对现有研究现状分析，基于热路的解析计算、数值分析、试验和温度在线监测等方法已经应用于电力电 缆温度场和载流量分析计算中；考虑土壤中水分迁移、排管等敷设方式下的内含封闭空气层等情况下的外部热阻 是目前热路解析计算方式的研究重点；耦合求解水分迁移场、内部空气流场、温度场和电磁场是数值分析方法

介绍了模拟南京地区110kv交联聚乙烯(xlpe)电缆排管敷设情况下的单回路和双回路两种情况下载流量试验,对试验装置、试验线路设计及试验结果都进行了详细的叙述。提出了双回路比单回路电缆载流量下降16%~17%,同时对今后的电缆敷设线路设计中应注意的问题提出了建议。

附录a常用电力电缆的最高允许温度 常用电力电缆的最高允许温度表a.0.1 电缆类型电压（kv） 最高允许温度（℃） 额定负荷时短路时 粘性浸渍纸绝缘 1~380 250665 1060 3550175 不滴流纸绝缘 1~680 250 1065 3562175 交联聚乙烯绝缘 ≤1090 250 >1080 聚氯乙烯绝缘70160 自容式充油63~50075160 注：①对发电厂、变电所以及大型联合企业等重要回路铝芯电缆，短路最高允许温度为200℃。 ②含有膝焊中间接头的电缆，短路最高允许温度为160℃。 附录b10kv及以下常用电力电缆允许持续载流量（建议性基础值） b.0.11~3kv常用电力电缆允许持续载流量见表b.0.1-1~b.0.1-4 1~3kv油纸、聚氯乙烯绝缘电缆空气中敷设时允许载流量表b.0.1-1 电

一、引言随着电缆在城市电网建设中的广泛应用,准确计算电缆载流量对提高电缆应用的经济性和保证电缆运行的安全性具有重要意义。国内计算电缆载流量是按照国际电工委员会推荐的热路法。数值计算方法编程计算复杂,可以处理任何复杂工况,比iec方法的计算精度高。常用的电缆温度场数值计算方法包括边界元法、有限元法和有限差分法。本文对圆形电缆采用直线阶梯拟合曲线的网格划分方法,整个电缆影响区域划分到直角网格内,解决了坐标组合法计算复杂的问题,编程简单并且有较高的精度。

目的电力电缆的载流量的确定受几种因素的影响,其中包括电缆结构、敷设条件和周围环境,电力电缆温度场和载流量计算对于在保证电缆线路运行可靠性和使用寿命的条件下,充分发挥电缆的输送能力、提高其经济性具有重要的意义。方法针对排管敷设方式的10kv三芯交联聚乙烯(xlpe)电力电缆,以iec60287标准算法为依据,采用热路解析法对其在稳态运行条件下的温度场和载流量进行了计算研究。结果电缆载流量随着电缆敷设根数的增加而明显下降,受周围环境影响较大。结论计算结果有助于运行中电缆载流量的评估和新敷设电缆线路的设计。

考虑水分迁移混凝土构件温度场数值计算——在火灾(高温)条件下，钢筋混凝土构件中水分的蒸发迁移会改变构件内部的传热过程，导致温升及局部温度分布发生变化。为评估钢筋混凝土构件的温度场分布和耐火稳定性，对现有模型进行了改进完善，建立了考虑水分蒸发迁移...

影响高压单芯电缆线路载流量的因素有很多,电缆本体构造、电缆敷设方式、电缆敷设环境等,都是影响电缆载流量的因素。文章从工程设计和施工的角度,以110kv双回电缆排管线路为例,按电缆在排管中的排列方式来分析对电缆载流量的影响,进而从工程实施的实际情况出发,来选择合适的电缆排列方式。

1光伏电缆载流量的计算方法由于无法现场获取光伏电缆准确的载流量,同时在不同敷设方式及运行条件下光伏电缆载流量的计算繁琐和无相关资料参考,使得光伏电缆的选型和敷设方式的选择具有一定的盲目性。现对不同温度、不同敷设方式下光伏电缆的载流量和环境温度

当多根电缆埋地敷设时,电缆之间热的相互影响使每根电缆的载流量不同程度的降低。每根电缆的载流量由iec60287给定公式计算,其环境温度由土壤环境温度和其他电缆在该点的温升迭加所决定。其他电缆在该点的温升可以采用镜像法计算。这样,每一根电缆额定载流量将由其他电缆决定,用高斯-赛德尔迭代法对以额定载流量为变量的方程组进行求解,计算了电缆群等负荷、不等负荷以及环境因素对载流量的影响。试验结果表明,计算结果符合工程实际要求。

根据iec60287标准计算了中低压电缆在不同集群敷设方式、环境温度及土壤热阻下恒定负荷的稳态载流量,分析温度、土壤热阻系数对复杂情况敷设电缆群载流量影响程度的结果表明:土壤热阻系数是埋地集群敷设电缆载流量的关键影响因素,实际应用中,选择合适的土壤组分是增加集群敷设电缆载流量的重要手段。

为了保证地下电缆的可靠运行,电力部门的常规做法是在电缆表面安装分布式光纤温度传感器(dts),对电缆的热状态进行直接监测。由于电缆的载流量取决于导体的持续运行最高温度,因此基于传热学原理,利用通用有限元软件对计算场域进行自动划分,通过提取得到的单元与节点信息自主编制有限元计算程序,结合实时变化的负荷数据及dts测量的电缆表面温度,分析计算了单芯电缆的瞬态温度场。通过110kv1×630mm2交联聚乙烯电缆的试验研究,对比电缆导体温度的测量值和计算值,结果表明,自主编制的有限元计算程序能够准确地计算电缆的瞬态温度场,为电缆安全高效的运行提供了有效的理论依据。

排管敷设是电缆安全运行管理的重要组成部分,文章对城市电线电缆敷设的特点、工井、排管的技术要求、电线电缆排管优缺点及施工前期准备等方面进行了探讨,并对现场施工、竣工验收、规格排管中的额定载流量进行了阐述。