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地下直埋电缆温度场和载流量的数值计算电缆载流量
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地下直埋电缆温度场和载流量的数值计算
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电力电缆温度场及载流量计算方法研究.pdf58页
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硕士学位论文
电力电缆温度场及载流量计算方法研究
姓名：罗涛
申请学位级别：硕士
专业：电气工程
指导教师：陈民铀
座机电话号码
重庆大学硕士学位论文
随着电气设备容量的扩大和社会对电力需求的日益增长，对输电线路的可靠
性要求也不断提高。在电能的传输过程中，电力电缆作为主要载体被广泛的使用。
由于在敷设过程中选用理论数据设计电缆回路，使得电缆回路的理论载流量和实
际运行中表现出的载流量有较大的差异，如何对现有运行电缆的载流量在不同条
件下的变化情况进行分析，对于提高电缆的容量利用率，准确快速的计算其载流
量对电力系统安全、可靠、高效地运行有着很重要的意义。
电缆绝缘层的工作温度不能超过其耐热寿命允许值。由于影响电缆散热的可
变因素很多，仅按规程法确定载流量无法满足需要。为保证电缆安全、有效地运
行，采用数值计算方法精确模拟地下电缆的散热特性具有重要的工程实际意义。
本文在理解温度场的基础上，将地下电缆温度场归结为二维热传导问题，建
立了地下电缆的温度场的控制方程、影响范围以及边界的边界条件。对二维传热
方程组使用有限元法进行离散。使用有限元分析软件COMSOL作为软件平台，
建立了各种敷设形式的地下电缆温度场的模型，结合双点弦截的迭代方法快速准
确的计算各种地下电缆的最大载流量，对比规则和不规则排列
正在加载中，请稍后...电缆沟敷设10kV三芯电缆温度场计算及试验研究--《华南理工大学》2012年硕士论文
电缆沟敷设10kV三芯电缆温度场计算及试验研究
【摘要】：随着社会生产与生活对电力的需求的日益增长，社会对于输电可靠性的要求不断提高。在现代城市配电网中，大量采用10kV交联聚乙烯电力电缆。其中电缆沟敷设方式具有投资省、占地少、走向灵活且能容纳较多电缆、增加电缆回路数、无需工井、电缆进出方便等优点，被广泛的应用于城市配电电缆中，且电缆沟内电缆集群敷设的情况非常常见。为保证配电电缆可以安全稳定的运行，对电缆沟敷设方式下的温度场计算显得特别有意义。
本文主要研究电缆沟敷设的10kV三芯电缆的温度场计算。针对三芯电缆建立热路模型，在此同时对IEC60287中关于非充沙电缆沟内温度的温升经验公式开展适用性研究。编译完成电缆沟敷设下电缆线芯温度计算软件和电缆载流量计算软件。开展电缆沟敷设下三芯电缆载流量试验研究，完成软件正确性验证。最后利用有限元分析软件ANSYS作为软件平台，模拟多回路敷设下电缆沟内温度场分布，并且提出检测方案。
本文得出结论如下：
（1）IEC60287中关于电缆内温升公式正确，但该温升不是基于外界空气温度，而是基于土壤温度计算的，同时利用沟内最高温度按照空气无阳光直射的相关公式计算电缆沟敷设外部热阻；
（2）所编写软件得到试验数据的验证，同时通过试验发现多回路敷设会影响沟内电缆载流量，利用软件给出电缆沟敷设多回路修正系数推荐值；
（3）利用ANSYS商业软件仿真多回路敷设下的电缆沟温度场分布，发现沟内空气存在对流现象，沟内最高温度出现在中部上层，建议监测上层电缆表皮温度，保证电缆沟内电缆安全有效运行。
【关键词】：
【学位授予单位】：华南理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TM247【目录】：
摘要5-6Abstract6-9第一章 绪论9-15 1.1 课题研究背景意义9-10 1.2 课题研究现状10-13 1.3 课题研究内容13-15第二章 基于等值热路法的三芯电缆导体温度计算原理15-25 2.1 三芯电缆结构分析15-16 2.2 三芯电缆相关参数计算16-22
2.2.1 导体交流电阻16-17
2.2.2 线芯损耗17
2.2.3 绝缘损耗17-18
2.2.4 铠装层损耗18-19
2.2.5 电缆本体热阻19-20
2.2.6 外部热阻20-22 2.3 三芯电缆发热特性及等值热路22-23 2.4 三芯电缆稳态导体温度计算23-24
2.4.1 土壤中电缆23-24
2.4.2 空气中电缆24 2.5 本章小结24-25第三章 电缆沟导体温度计算及试验研究25-46 3.1 电缆沟中敷设电缆稳态线芯温度计算25-31
3.1.1 电缆沟敷设电缆线芯温度计算现状25
3.1.2 电缆沟敷设电缆线芯温度计算的算法25-26
3.1.3 三芯电缆持续负荷载流量软件的开发26-31 3.2 电缆沟敷设持续负荷三芯电缆载流量试验分析31-43
3.2.1 试验基本情况介绍31-34
3.2.2 电缆沟敷设电缆载流量计算方法研究34-43 3.3 电缆沟中敷设多回路修正系数的研究43-45
3.3.1 试验电缆的多回路修正系数43
3.3.2 电缆截面对多回路修正系数的影响43-44
3.3.3 电缆沟敷设三芯电缆载流量多回路修正系数的推荐44-45 3.4 本章小结45-46第四章 基于有限元法电缆沟敷设下的温度场研究46-55 4.1 电缆沟温度场模型46-47
4.1.1 热传导微分方程46
4.1.2 热对流微分方程46-47
4.1.3 热辐射微分方程47 4.2 电缆沟温度场有限元模型求解的边界条件47-48
4.2.1 模型建立的假设前提47-48
4.2.2 有限元模型加载的边界条件48 4.3 基于有限元法的电缆沟温度场计算48-53
4.3.1 基于 ANSYS 的电缆沟温度场计算模型建立48-50
4.3.2 基于 ANSYS 的电缆沟温度场计算模型数据加载50-52
4.3.3 电缆沟温度场计算结果52-53 4.4 电缆沟 ANSYS 温度场计算与试验数据对比分析53 4.5 电缆沟 ANSYS 温度场计算与电缆沟温度算法对比分析53-54 4.6 本章小结54-55结论55-57参考文献57-61附录61-62攻读硕士学位期间取得的研究成果62-63致谢63-64附件64
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