地埋电缆群解析计算模型的优化及应用

发布时间：2021-11-20 23:55

　　土壤外部热阻是埋地电缆载流量的重要影响因素之一,其计算模型的准确性对电缆温度场和载流量的准确评估具有重要意义。由于土壤外部热阻主要受电缆外径、埋深和发热量的影响,首先采用Ansys软件和IEC-60287标准计算公式相结合,求取了不同变量值下外部热阻的大量样本数据,然后利用多变量线性回归分析的方法对样本数据进行拟合,得到了综合电缆外径、埋深和发热量等因素的地埋电缆外部土壤热阻的计算模型。为了验证计算模型的准确性,分别以单回路、双回路、三回路XLPE电缆群为例,利用计算模型计算了不同工况下的缆芯温度,并与Ansys计算结果和IEC-60287计算结果进行了对比,比较结果表明所得到的计算模型比IEC-60287更接近于有限元仿真结果,便于在保证准确性的前提下实现工程应用。 

【文章来源】：高压电器. 2020,56(09)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

电力电缆等效热路模型

电缆线路较长，除特设路段外，电缆纵深方向的温度场是一样的，单位长度的电缆发热只通过径向方向向土壤散热，因而可以看成一个二维场进行分析。由于土壤深处的温度值不随电力电缆发热而变化，既默认为一个恒定值[23]，故文中不作考虑，因此选择金属棒下方10 m作为求解域的第1类边界条件；由于左右两边远离金属棒方向的土壤相关参数也不会随其发热而产生变化，因此选择左右两边20 m作为求解域的第2类边界条件，即法向温度梯度为0；地表为第3类边界条件，通过对流换热和辐射换热向空气中散热。仿真研究模型见图2，敷设条件见表1。由于发热棒为金属，属于良导热体，可以忽略其热阻，其热量通过土壤及地表对流换热进行扩散，其外部热阻计算公式可表示为

式(4)中：θc为缆芯温度；θair环境温度。分析可知，土壤外部热阻主要与发热管外径、埋深和发热量有关，研究中，首先利用Ansys获得这3种因素不断变化下的温度场，同时获得发热管的温度，利用式(4)可计算得到一系列外部热阻T4样本数据。以半径0.042 m，埋深1 m，缆芯发热30 W/m的发热棒为例，由Ansys模拟得到其温度场分布见图3。部分样本见表2-4。为确定回归分析所采用的计算模型，需要对样本数据中的变量与因变量的函数关系进行初步分析，由表2-4分别绘制外部热阻T4与发热管半径、埋深、发热量的函数关系图，见图4。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3508339