隧道敷设多回高压电缆多物理场结合电路仿真及其布置优化的研究

发布时间：2022-02-18 11:56

　　在城市电力建设中,电缆隧道敷设因其负载能力高、便于管理和巡检等优点而越来越被广泛使用,目前鲜有通过算法对隧道敷设多回高压电缆线路布置优化的研究。为了充分利用隧道内的电缆的负载能力,本文对隧道敷设多回路高压电缆进行了多物理仿真研究和布置优化研究。本文首先从解析计算法方面对电缆金属护套感应电压及环流进行了研究,分析了交叉互联接地方式的原理及相关参数的计算,对考虑金属护套环流的电缆载流量的解析计算方法进行了分析。以某隧道敷设电缆线路为例,研究隧道内电磁场、温度场和流场的数学微分方程,并分析了电路接口的原理;基于COMSOL有限元仿真软件建立隧道敷设多回高压电缆的电-磁-热-流多物理场结合电路仿真模型。通过护套环流的仿真计算结果与解析计算结果的对比,以及实际运行电缆线路环流的测量值与仿真计算值的比较,验证本文多物理场仿真模型计算电缆护套环流的有效性;通过对隧道内实际运行电缆外皮进行测温及隧道内风速测量并对比模型计算结果,验证了本文模型计算温度场和流场的正确性。基于本文建立的多物理场结合电路仿真模型,计算了不同线芯电流下电缆金属护套的环流及感应电压,结果发现环流占比最高为7.09%、感应电压最高... 

【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景意义
    1.2 相关研究现状
        1.2.1 金属护套感应电压及环流的相关研究
        1.2.2 多物理场耦合仿真相关研究
        1.2.3 电缆载流量及电气设备相关优化算法的研究
    1.3 本文研究内容
第二章 高压电缆载流量及其金属护套相关解析计算
    2.1 金属护套感应电压、环流的解析计算研究
        2.1.1 单端接地的感应电压计算
        2.1.2 两端接地金属护套环流计算
        2.1.3 交叉互联接地金属护套感应电压和环流计算
    2.2 考虑金属护套环流的电缆载流量计算
        2.2.1 损耗计算
        2.2.2 热阻计算
        2.2.3 载流量计算
    2.3 本章小结
第三章 多物理场结合电路仿真的数学模型研究
    3.1 电缆系统的电磁场微分方程
    3.2 COMSOL中的电路接口在电缆金属护套上的应用分析
    3.3 电缆隧道温度场微分方程
    3.4 隧道内空气流场微分方程
    3.5 本章小结
第四章 隧道敷设电缆的多物理场结合电路仿真分析
    4.1 模型的搭建
        4.1.1 几何模型及其参数
        4.1.2 材料参数设置
        4.1.3 物理场参数设置
        4.1.4 网格剖分
    4.2 仿真模型验证及分析
        4.2.1 基于护套环流实测及解析计算的仿真模型验证
        4.2.2 基于电缆外皮温度实测的仿真模型验证
    4.3 模型仿真计算及分析
        4.3.1 金属护套感应电压的仿真计算与分析
        4.3.2 隧道电缆金属护套环流仿真计算与分析
        4.3.3 考虑金属护套环流的隧道电缆载流量的仿真计算与分析
    4.4 本章小结
第五章 基于多物理场仿真的隧道电缆布置优化研究
    5.1 遗传算法原理
        5.1.1 遗传算法基本思想
        5.1.2 遗传算法的实现
    5.2 基于COMSOL with MATLAB的联合仿真应用
    5.3 基于多物理场仿真和遗传算法的隧道电缆布置优化
        5.3.1 遗传算法优化变量设置
        5.3.2 基于遗传算法的隧道布置优化结果分析
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]混合排列方式对双回路XLPE电缆护层环流的影响[J]. 陈科技,齐炜.  高电压技术. 2018(11)
[2]基于多物理场耦合的GIS温升异常状态评估研究[J]. 戴伟伟,高凯,马利,金立军.  机电工程. 2018(06)
[3]高压单芯电缆单相接地故障护套过电压特性仿真分析[J]. 张重远,芮皓然,刘贺晨,刘云鹏.  电测与仪表. 2018(11)
[4]计算电缆导体暂态温度的粒子群优化的BP神经网络新方法[J]. 吴炬卓,肖笛,牛海清.  电器与能效管理技术. 2018(03)
[5]考虑降雨的埋地电缆动态负载能力预测[J]. 牛海清,余佳,郭少锋,许佳,王劲,王红斌,雷超平.  南方电网技术. 2018(01)
[6]高压直流海底电缆电–热–流多物理场耦合仿真[J]. 郝艳捧,陈云,阳林,邱伟豪,傅明利,侯帅.  高电压技术. 2017(11)
[7]基于MATLAB与COMSOL联合仿真的永磁同步发电机优化设计[J]. 金亮,汪冬梅.  中国科技论文. 2017(17)
[8]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[J]. 乐彦杰,郑新龙,张占奎,李世强,陈国志,张磊,卢志飞.  科学技术与工程. 2017(05)
[9]电缆护套环流估算公式的拟合及排列方式的优化[J]. 王永志,曹炜,梁海生,李帆.  高压电器. 2017(01)
[10]基于有限元法的电缆涡流损耗计算[J]. 崔厚坤,王庭华,安增军,张宇娇.  三峡大学学报(自然科学版). 2016(05)

博士论文
[1]多场耦合问题的协同求解方法研究与应用[D]. 宋少云.华中科技大学 2007

硕士论文
[1]基于Matlab与C#混合编程的电缆优化分盘系统研究[D]. 刘亚.华北电力大学 2017
[2]深圳高压电缆护套环流超标原因分析及解决措施研究[D]. 王炼兵.华南理工大学 2016
[3]基于MATLAB与COMSOL的磁场仿真系统研究[D]. 李晶晶.吉林大学 2015
[4]基于多物理场耦合特性的电气设备分析与设计[D]. 虞振洋.南京航空航天大学 2015



本文编号：3630792