基于有限元法的XLPE电缆载流量计算及其影响因素分析

根据传热学和有限元基本原理,利用土壤区域划分法,建立了一种基于有限元法的XLPE电缆载流量计算模型,能够按照土壤热阻系数的不同对XLPE电缆周围土壤区域进行划分。根据XLPE电缆的结构参数和周围敷设区域的物性参数分析了XLPE电缆内部各层的温度分布情况,并提出了一种基于二分法来计算电缆载流量的方法。对比分析结果表明,相对于IEC60287中的热路法,该模型不仅计算结果准确,而且能更方便地考虑外界环境因素对电缆载流量的影响。通过实例仿真得出了不同影响因素对电缆载流量的影响规律,为优化电缆敷设方式提供了重要的理论依据。     

基于ANSYS的高压交流电缆接头载流量确定方法

为了实现接头载流量的准确计算,提出了一种基于ANSYS的高压交流电缆接头载流量确定方法.该方法以绝缘长期耐受温度为限制条件,利用接头轴向二维有限元仿真模型计算载流量.仿真结果表明,当对流散热环境和负荷都相同时,相同导体截面的电缆接头导体温度高于电缆本体的导体温度,接头的载流能力低于同导体截面电缆的载流能力.为验证仿真模型精度,设计了接头载流量实验平台,对不同负荷下110 k V电缆接头稳态温度分布进行了实测.仿真与实验结果的对比表明,当接头导体温度超过绝缘长期耐受温度时,应用接头轴向二维有限元仿真模型计算压接管处导体温度的误差不超过1.0%,仿真计算的准确度能够满足工程应用的需求.最后,采用二分法算得110 k V 630 mm~2电缆接头载流量为1220A,比相同导体截面电缆本体在相同环境条件下的载流量减少了17.79%.研究结果表明:采用接头轴向二维有限元仿真模型计算载流量是可行的.     

防火防爆装置对10kV三芯电缆中间接头温升及载流量的影响

为了分析不同类型防火防爆装置对10 kV三芯电缆中间接头温升及载流量的影响,搭建了大电流温升试验平台,开展了无防火防爆装置、含不锈钢、铝镁合金和玻璃钢防爆盒以及含防爆毯、防火毯共6组温升试验。试验结果表明,在散热效果方面,防爆毯最好,不锈钢防爆盒最差;不同试验组在电缆中间接头径向和轴向表现出相似的温度分布规律。为便于工程应用的同时开展机理分析,基于温升试验数据,分别从解析法和数值法出发,计算了不同试验组电缆的载流量。研究结果表明,含不锈钢防爆盒电缆载流量下降比例超过10%,含防爆毯电缆载流量下降比例仅为1%左右,其余下降比例约为10%。研究结果可为电缆中间接头防火防爆装置的选型设计提供参考。     

10 kV XLPE电力电缆稳态温度场和额定载流量的计算

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10 kV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。     

计及电缆温度约束的配电网重构研究

为克服传统配电网重构模型中将电缆载流量作为线路容量约束条件的不足,该文在电缆暂态热路模型基础上,分别以网损最小和维持供电的负荷量最大为目标,提出了计及电缆温度约束的配电网重构模型。该模型将线路容量约束改进为电缆运行温度约束,利用电缆温度裕量及其温升惯性过程充分挖掘线路供电能力,从而优化了配网重构决策,保证了配电网的节能与安全运行。     

电缆热老化寿命的预测研究

利用热分析技术,对电缆绝缘材料的热老化寿命进行了研究,得到了电缆绝缘材料的热老化寿命的计算公式。在不同载流量下,对电缆绝缘材料热老化寿命进行了比较,给出了电缆热老化寿命与载流量的函数关系,为电流致热型电缆火灾的防治提供了基础数据。     

浅谈接触线、承力索导线截面选择及接触网工作温度确定

接触导线允许载流量大小与环境温度、风速、工作温度、工作温度时的交流电阻等诸多因素有关。本文通过接触网载流量计算、牵引网电流分配关系,得出接触网的最佳工作温度,为接触线、承力索导线截面选择及工作温度的确定提供了一种方法。     

地下电缆的敷设形式与散热条件分析

电力电缆作为电能传输的重要设备,在电力系统中的应用日益广泛,其敷设方式及敷设环境越来越复杂。传统的电缆载流量计算方法中,各参数一般都采用IEC-60287标准中的推荐值,与现场运行中电缆的参数存在较大差异,致使载流量的理论计算值与实际值有着明显偏差。同时,电缆的敷设方式多种多样,如直埋、电缆沟、隧道、排管敷设等。不同的敷设方式,将直接影响到电缆运行的经济性和可靠性。因此,如果能够根据复杂的外界环境,实时准确的计算出电缆的载流量,确定最优的敷设方案,对于提高电缆利用率,保障电缆安全运行有着重要的理论和实际意义。     

电压传输中的两种最小费用算法分析

在电压传输过程中,电缆线自身需要费用,同时电缆又需要有一定的载流量.运用图论中的相关理论,把电压传输刻画为网络模型,它的最小费用问题相当于电力电缆长度最短同时电力电缆的载流量最大的问题;使用最小费用算法和最大流算法来解决电压传输的最小费用问题.     

改善高压单芯电缆载流量的方法

从高压单芯电缆线路的工程设计角度,提出改善电缆载流量的一些方法,包括采用合理的电缆排列配置方式、采用合理接地方式和分段长度、降低敷设环境温度、降低电缆外部热阻和采用合理敷设方式,并且对上述方法进行计算分析,统计其对电缆载流量的影响程度,从而让设计人员在工程实际中,清楚知道采用哪种方法更能有效的改善电缆载流量。     

重载流多芯电缆周围的磁场 Ⅰ. 理论模型

多芯电力电缆在低压配电系统中常被用作配电干线，这种重载流电缆周围的极低频磁场可能干扰附近敏感电子设备的正常运行，甚至影响暴露于该场下的人体的健康，为分析这种磁场的分布特性，建立了多芯电缆周围磁场的载流平行螺旋线模型，并推导了周围磁场的简化计算公式，基于所提出的理想模型对电缆周围电磁的特性进行了分析，发现在电缆的半径方向上磁场随距离衰减的速度大于指数衰减速度，在平行于电缆轴线的直线上和在电缆抽轴圆周线上，磁场的幅值和相角都随观测点的位置周期变化，理论计算结果表明，常用规格的多芯电力电缆在载额定电流的情况下，距电缆2m外空间中的磁场已小于有关国际标准的限值。     

基于电磁-热-流耦合场的多回路排管敷设电缆载流量数值计算

多回路电缆以集群方式敷设时,各回路之间的电磁耦合和热耦合都将加强,对电缆导体线芯和金属外护套的交流电阻及涡流损耗的影响均不可忽略。为准确计算四回路电缆在4×4孔排管敷设方式下的载流量,借助于Comsol和MATLAB软件建立电磁-热-流耦合物理场有限元模型,将电磁场、温度场及排管内空气流速场耦合求解。首先通过求解电磁场计算电磁热损耗,然后作为载荷施加于传热模型进行温度场分布计算。该模型对电缆复杂的邻近效应、趋肤效应进行直接仿真计算,考虑了金属材料电阻率随温度的变化关系,且传热模型中耦合了空气自然对流、热辐射和固体热传导3种导热方式。利用所提模型对6种排列方式下的电磁热损耗和温度场分布进行计算;并利用二分法计算相应的载流量。结果表明,排列方式对电缆间的邻近效应有较为显著的影响,优化排列方式可降低电缆损耗、提升载流量。     

B_1级柔性耐火电缆的设计

传统耐火电缆具有耐高温、防爆、耐火(在燃烧中可承受水的喷淋和机械撞击)且载流量大、使用寿命长、一般不需要独立接地导线的特点。B_1级耐火电缆不仅在耐火、燃烧性能指标方面可以与传统耐火电缆相媲美,而且在产品规格多样性、大规模生产效率和安装敷设等方面更具优势。该文对B_1级柔性耐火电缆尺寸结构、工艺材料、性能指标的设计进行详细阐述,保证其在一级公共建筑消防配电系统中安全可靠。     

关于大型转子钢高温变形抗力的实验与分析

采用高温拉伸实验方法,在变形温度为800～1250℃、变形速率为0.1s~(-1)、变形程度(ε=(△l)/(l_0))最大为0.4的条件下,实验研究了大型转子钢25Cr_2Ni_4MoV的变形抗力。通过对实验数据的非线性回归分析,提出了供有限元分析计算用的解析公式。     

祁连山12号冰川2013年6月一次突发性洪水分析

祁连山老虎沟12号冰川在2013年6月出现了一场突然性的洪水,最大流量约20 m3·s-1.洪水导致河流改道,水文数据中断,下游道路冲毁.利用6月河水改道前的流量数据及对应的气象数据,分析了洪水发生前温度和降水的变化情况,并利用度日因子法计算出6月13—19日的冰川消融水当量.结果表明,从6月12日开始昼夜温度及日均温均大于0℃,最大降水和最大流量几乎同时发生,同时段的温度却较低.     

交联电缆接头故障原因分析及处理措施

交联电缆具有卓越的热机械性能,优异的电气性能和耐化学腐蚀性能,同时和油纸电缆相比更是具有散热好、载流量大、制安方便等优点。但交联电缆由于载流能力强,电流密度大,在电缆的接头处常常出现各种故障。本文分析了交联电缆接头常见故障原因以及提高交联电缆接头质量的处理措施。     

传热学与电学问题的迁移类比研究：(2)工程实践

为验证传热学与电学迁移类比理论研究成果的可行性与工程实践价值,给出了两个利用热电类比思想解决电气工程领域实际问题的典型应用案例。针对特殊区域电缆载流量合理核算的难题,基于热电类比分析思路构建电缆径向热路,将电缆结构的各层绝缘材料热阻与各层损耗进行归算,建立了穿过不利散热区电缆的分布式参数热路模型,给出了求解电缆温度场与载流量的思路,弥补了当前国际电工委员会(IEC)标准推荐计算方法的不足;针对变压器热点温度预测方法不能同时满足实时性与准确性的问题,结合变压器传热过程分析与热电类比理论构建了变压器的集中式参数热路模型,将基尔霍夫电流定律类比应用于热路模型,提出了热点温度快速预测方法。实例分析发现,所提模型相较于IEC推荐方法具有更高的预测精度。热电类比方法能有效地解决电气工程领域的实际应用问题,迁移类比学习应可推动不同学科交叉的创新与发展。     

正交设计中交互列的註记

正交设计中交互列是一个重要的概念,本文指出有关交互列的一些性质定义一设正交表中的三列,第r、s、k列如果对任何i,j (1≤i,j≤n),只要(λ_ir,λ_is)=(λ_ir,λis)就有λ_ih=λ_ik成立,则称第k列是第r列和第s列的交互列。定义二在正交表L_n(S_1×S_2×…×S_n)中,由水平数为S_(l_1)的第L_1列和水半数为S(l_2)的第L_2列所组成的在正交表中的全部交互列组 (第r_1列,…第r_1列),若sum from h to t(S_(r_h-1)=(S_ (l_1)-1)(S_(l_2)-1)成立,其中S_(r_k)(k=1,2,…,t)是第r_k列的水平数,则称该交互列组 (第r_l列,…,第r_l列)是完备的。〔1〕定义三若正交表中,任两列的交互列组都是完备的,则称该正交表是完备的。〔1〕定理一 L_n(S~(?))型正交表是完备的充要条件是:任两列的交互列有s-1列本定理由定义二和三可得。定理二 L_n(S~(?))型正交表中,第r,s,k列为     

正交试验法优化SiCp/6061铝基复合材料TIG焊工艺

以氦-氩混合气体为保护气氛,采用正交试验的方法,对SiC颗粒增强铝基复合材料进行了TIG焊工艺参数的优化。研究了电流强度、气体流量、焊接速度对焊接质量的影响,结果表明:焊接速度对焊接质量影响最大,电流强度次之,气体流量影响最小。获得良好焊逢的最佳工艺参数为:焊接电流60A,氦-氩混合气体流量115ml/s,焊接速度3.2mm/s。     

基于有限元模型的谐波对钢芯铝绞线载流量影响的定量分析研究

伴随着新能源与电力电子设备的广泛接入，输电线路的谐波问题愈发突出。针对谐波对输电线路载流量的影响机理不清，定量分析手段匮乏等突出问题，本文提出了一种评估谐波对钢芯铝绞线（Aluminum con-ductor steel reinforced，ACSR）载流量影响的新方法。首先，通过使用贝塞尔函数求解ACSR的麦克斯韦方程组，推导ACSR内部电流密度分布的表达式，从而解析化的表征谐波与ACSR载流量间的作用机理。基于此，进一步利用热平衡方程建立输电线路载流量的解析表达式，从而定量评估谐波热效应对载流量的影响。理论分析结果表明，谐波的存在会降低ACSR的最大载流量，其作用机理为谐波下的交流电阻会使线路电阻增大，导致在同等线路温度下基波所产生的热量极值减小，从而使得最大载流量进一步降低。最后，在COMSOL软件中建立了ACSR的二维有限元模型，通过注入不同分量的谐波来验证该方法的有效性和准确性。