基于有限元法的地下電纜溫度場和載流量的計算及仿真.pdf

1、電力電纜是電能傳輸?shù)闹匾O(shè)備，由于電力電纜額定載流量是基于保守參數(shù)選擇，不能充分利用電力電纜的傳輸能力。因此需要根據(jù)運行條件確定電纜實際載流量，以提高電纜的傳輸能力。影響電纜運行載流量的可變因素很多，僅按IEC-60287標準確定電纜載流量往往有較大的誤差，無法滿足實際需要。本文采用有限元法建立了地下單芯電纜的溫度場模型，有效模擬了地下電纜的散熱特性以及影響載流量的各種因素，并通過實驗和仿真驗證了此方法的正確性和有效性。此方法對地下電纜

2、的安全、經(jīng)濟運行具有實際意義。
　　 首先，選擇有限元法建立單芯電纜溫度場的數(shù)學(xué)模型。結(jié)合傳熱學(xué)知識對單芯電纜溫度場進行分析，構(gòu)造出熱傳導(dǎo)方程和邊界條件，采用專業(yè)有限元軟件建立了單芯電纜的溫度場模型。計算區(qū)域采用三角形單元剖分法，對電纜溫度場分布及載流量的確定采用對分法進行迭代求解。針對環(huán)境溫度和電纜外部熱阻存在較大隨機性的實際情況，提出了一種計算單芯電纜實時載流量的方法，利用熱路法與有限元法相結(jié)合，用表面溫度、環(huán)境溫度及負荷來

3、間接計算單芯電纜外部熱阻，解決了傳統(tǒng)計算中對外部熱阻難以確定的問題。
　　 其次，搭建了單芯電纜溫度場和載流量的實驗平臺，對表面溫度監(jiān)測的溫度傳感器的敷設(shè)方式進行了設(shè)計和改進，以提高測量精度。在實驗室條件下，將單芯電纜敷設(shè)在空氣中，進行溫升實驗。通過實驗，驗證了所建立的溫度場有限元模型的正確性和有效性；通過對比單芯電纜載流量實時計算方法與有限元模型得到的載流量的數(shù)據(jù)，證明了實時計算方法的優(yōu)越性。
　　 最后，建立了地下直