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地下高压电力电缆温度场数值计算

作　者: 周晓虎
导　师: 鲁志伟
学　校: 东北电力大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 地下电缆温度场载流量有限容积法坐标组合法
分类号: TM75
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 320次
引　用: 5次
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内容摘要

随着城网和农网改造的实施,电力系统中地下电力电缆的敷设量越来越多。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。为确保电缆安全、稳定地工作,采用数值计算的方法精确模拟地下电缆的散热特性很有意义。本文编写了直埋电缆稳态温度场及载流量求解程序。导热方程采用有限容积法进行离散,应用坐标组合法来处理土壤区域和电缆区域边界形状不一致的问题,采用不均匀网格和交替块迭代法加块求解速度。该程序可以充分考虑影响载流量的各因素,使建立的模型更接近实际情况。通过与IEC—60287计算公式所得结果进行比较,证明了本方法的正确性。在等值热路法和有限容积法数值计算的基础上编制了结合两者优点的快速计算方法。该方法仅对土壤区域进行数值计算,将电缆仅等效为点热源,电缆各层的温度降由热路法求得,包围电缆的土壤层的温度由数值计算后经插值求得。在直埋电缆程序的基础的上,通过对空气当量导热系数的计算,求解分散布置的预埋管中电缆稳态温度场及载流量,对于预埋管的偏心形式采取了由偏心变同心的处理方法。通过对在不均匀介质中二次插值公式的推导,得到了求解紧凑布置的预埋管中电缆的温度场及载流量的解决办法。通过模拟计算不同埋设情况下的电缆的载流量,给出了电缆敷设的有益的建议。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 本文的主要工作  13-14
第2章电缆的特性  14-20
  2.1 电力电缆的分类  14-15
    2.1.1 按电压等级分类  14
    2.1.2 按导体标称截面积分类  14
    2.1.3 按导体线芯数分类  14-15
    2.1.4 按绝缘材料分类  15
  2.2 电力电缆的结构  15-17
  2.3 绝缘材料及其温升特性与损坏机理  17-19
    2.3.1 绝缘材料的特性  17-18
    2.3.2 绝缘材料的温升特性与损坏机理  18-19
  2.4 地下电缆的铺设形式与散热  19-20
    2.4.1 常见电缆铺设形式  19
    2.4.2 散热情况比较  19-20
第3章直埋电缆温度场数值计算方法  20-42
  3.1 导热方程的离散  20-23
    3.1.1 非稳态情况下  20-22
    3.1.2 稳态情况下  22-23
  3.2 热源的确定  23-28
    3.2.1 线芯损耗  23-24
    3.2.2 绝缘层介质损耗  24
    3.2.3 电缆金属护套中的损耗  24-28
  3.3 网格划分与坐标组合法  28-34
    3.3.1 矩形区域的网格划分  28-29
    3.3.2 电缆内部网格划分  29-30
    3.3.3 坐标组合法  30-34
  3.4 稳态载流量计算程序设计  34-37
    3.4.1 稳态温度场求解过程  34-36
    3.4.2 初载流量的确定  36
    3.4.3 载流量的确定  36-37
  3.5 场路结合快速求解载流量  37-41
  3.6 本章小结  41-42
第4章预埋管电缆计算方法  42-53
  4.1 分散布置预埋管的计算方法  42-46
    4.1.1 模型的简化  42-43
    4.1.2 空气层当量导热系数确定  43-46
  4.2 紧凑布置预埋管的计算方法  46-52
    4.2.1 直角坐标系中导热系数的确定  47-48
    4.2.2 极坐标系中导热系数的确定  48-49
    4.2.3 预埋管中坐标组合法的应用  49-52
  4.3 本章小结  52-53
第5章程序结果验证及分析  53-63
  5.1 程序模拟结果  53-56
    5.1.1 软件介绍  53-54
    5.1.2 程序结果验证  54-56
  5.2 影响载流量的因素  56-62
    5.2.1 环境温度的影响  56
    5.2.2 回数不同的影响  56-58
    5.2.3 缆间距大小的影响  58-59
    5.2.4 布置方式不同的影响  59
    5.2.5 土壤导热系数的影响  59-60
    5.2.6 外热源的影响  60-61
    5.2.7 电缆铺设区域形状的影响  61-62
  5.3 小结  62-63
总结  63-65
  6.1 工作总结及主要结论  63
  6.2 今后工作的设想  63-65
参考文献  65-69
致谢  69

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