基于外皮温度监测的电缆周围媒质热特性参数估算方法研究

发布时间：2017-09-21 04:34

  本文关键词：基于外皮温度监测的电缆周围媒质热特性参数估算方法研究

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【摘要】：近来年,随着我国城市电网改造工作的不断深入,电力电缆取代架空线路已成为趋势,而电缆的安全、经济运行必须要解决的关键技术之一就是载流量计算的难题。电缆载流量的确定需要有准确的周围媒质热特性参数,因此,对电缆运行过程中周围媒质热特性参数进行估算具有非常重要的现实意义。本文根据电缆系统热路模型,提出了实时外皮温度计算方法;采用粒子群算法寻优周围媒质热特性参数,使计算的外皮温度与实测外皮温度相匹配,从而达到估算周围媒质热特性参数的目的。在试验场开展了空气中阶跃温升试验、直埋敷设周期负荷温升试验,并基于COMSOL Multiphysics进行了有限元仿真,验证外皮温度计算方法以及周围媒质热特性参数估算方法的正确性。结果表明:采用粒子群算法与热路法相结合的方法估算媒质热特性参数,并将估算结果用于外皮温度计算,计算得到的外皮温度与实测的外皮温度相吻合;将估算结果经过换算后加载到有限元模型中的土壤区域,有限元模型计算的外皮温度与实测的外皮温度一致,由此验证了本文提出的外皮温度计算方法以及电缆周围媒质热特性参数估算方法的正确性,且该媒质热特性参数估算方法无需考虑电缆敷设方式、周围媒质温度、湿度,直接依靠监测的外皮温度对热特性参数进行估算,估算过程简单直观,易于理解。本文提出的方法有助于电力部门了解电缆周围实际环境条件,确定准确的载流量。
【关键词】：电力电缆 外皮温度 电缆周围媒质 热特性参数 估算方法
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 论文研究背景意义9-10
• 1.2 相关研究现状10-14
• 1.2.1 电缆温度场及载流量计算方法研究现状10-14
• 1.2.2 电缆周围媒质热特性参数研究现状14
• 1.3 论文研究内容14-16
• 第二章 电缆系统散热的热路模型16-27
• 2.1 电缆的暂态热路模型16-21
• 2.1.1 建立热路模型的基本假设17
• 2.1.2 绝缘层稳态热路模型推导17-20
• 2.1.3 电缆暂态热路模型20-21
• 2.2 热路模型的参数计算21-26
• 2.2.1 各层材料热阻的计算21-22
• 2.2.2 各层材料热容的计算22-23
• 2.2.3 损耗的计算23-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 基于外皮温度监测的电缆周围媒质热特性参数的粒子群算法研究27-40
• 3.1 电缆外皮温度计算27-32
• 3.1.1 电缆外皮温度的分析与研究27-29
• 3.1.2 电缆本体暂态热路分析29-31
• 3.1.3 周围媒质暂态热路分析31-32
• 3.2 外皮温度计算精度分析32-33
• 3.3 基于粒子群算法的周围媒质热阻热容估算33-36
• 3.3.1 算法思路33
• 3.3.2 粒子群算法（PSO）基本原理33-34
• 3.3.3 基于粒子群算法的周围媒质热阻热容估算34-36
• 3.4 阶跃电流温升试验验证36-39
• 3.4.1 试验说明37
• 3.4.2 基于粒子群算法的电缆周围媒质热特性参数评估37-38
• 3.4.3 基于热路法的电缆周围媒质热阻估算38-39
• 3.4.4 方法验证39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 周期负荷下电缆周围媒质热特性的粒子群估算及有限元验证40-52
• 4.1 试验及周围媒质热特性估算40-43
• 4.1.1 单回路周期负荷试验的周围媒质热特性估算及其热路分析40-42
• 4.1.2 多回路周期负荷试验的周围媒质热特性估算及其热路分析42-43
• 4.2 电缆温度场有限元模型的建立43-46
• 4.2.1 有限元的理论基础43-45
• 4.2.2 电缆瞬态温度场计算模型建立45-46
• 4.3 结合周围媒质热特性粒子群估算的电缆暂态温度场有限元仿真分析46-51
• 4.3.1 单回路直埋瞬态温度场有限元仿真46-48
• 4.3.2 多回路直埋瞬态温度场有限元仿真48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 结论与展望52-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果57-58
• 致谢58-59
• 附件59

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本文编号：892419