本文關(guān)鍵詞：10kV三芯電纜及附件線芯溫度計算與實驗研究

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【摘要】：隨著城市的加速發(fā)展,城市內(nèi)用電量也在逐年增加,用電負荷分布較為密集。由于城市中心區(qū)一般不允許架設(shè)架空線路,這是因為架空線路相比較電纜線路有占地面積大,影響城市美觀的缺點。因此城市中心區(qū)往往是通過配網(wǎng)同溝多回電纜為各行各業(yè)提供電力。為保障配網(wǎng)電纜的安全運行,IEC制定了比較保守的標準,很難滿足目前城市對電力的需求。不僅如此,在一條電纜線路上,一般都會存在限制其載流量的瓶頸點。例如,電纜中間接頭、變電站出線端多排管敷設(shè)電纜等等,而這些限制載流量的瓶頸點并沒有標準來制定其載流量。因此,準確計算電纜及附件的載流量,最大限度的利用電纜容量,可以避免因盲目增加線路造成的資源浪費,也可以為電網(wǎng)調(diào)度提供可靠的科學(xué)依據(jù),保證電網(wǎng)的安全運行。并且,可以通過充分利用現(xiàn)有電纜線路的輸電能力,提高輸電效率,對城區(qū)內(nèi)的負荷進行削峰填谷。目前,對于電纜環(huán)境溫度、電纜表面溫度的在線測溫系統(tǒng)已進行了大量的研究,其成果在某些城市電力運行部門中得到了應(yīng)用,測量精度已經(jīng)滿足工程應(yīng)用�；诓煌惴艾F(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)采集的各類線芯溫度推算方法計算也大多應(yīng)用到了高壓輸電電纜,但是針對配網(wǎng)電纜線芯的推算研究還沒有展開,即在算法方面上,10kV配網(wǎng)電纜還處于起步階段。本文以10kV三芯電纜為研究對象,對影響三芯電纜線芯溫度的兩個主要因素進行了分析,通過利用生物學(xué)中局部靈敏度的概念分析了環(huán)境熱阻與環(huán)境溫度對三芯電纜線芯溫度的影響。為了保證在運行過程中能夠短時提高直埋敷設(shè)下的配網(wǎng)10kV三芯電纜載流量,對直埋敷設(shè)的10kV三芯電纜暫態(tài)應(yīng)急時間進行計算。建立了電纜暫態(tài)熱路模型,并簡化等效為一階RC熱路,根據(jù)所建立模型推導(dǎo)了應(yīng)急時間與線芯溫度的關(guān)系式。同時,設(shè)計了直埋敷設(shè)電纜加載不同應(yīng)急負荷時的溫升實驗,實測了各組實驗的應(yīng)急時間。另外,為研究中間接頭內(nèi)溫度場分布情況,確定限制中間接頭載流量的原因,提出一種利用實驗與有限元分析結(jié)合的方法,對10kV三芯電纜中間接頭進行整體溫度場三維有限元仿真,并與電纜本體溫度場仿真結(jié)果對比。最后,總結(jié)前人三芯電纜熱路模型建立思路與方法,找出其計算模型的優(yōu)缺點,提出一種新的建模方法。根據(jù)三芯電纜溫度場分布與結(jié)構(gòu)特性,利用分割法建立三芯電纜穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)熱路模型,通過所建立熱路模型,利用實際測量電纜表皮溫度推算線芯溫度。同時,設(shè)計10kV三芯電纜升流實驗,利用自動測溫儀得到實際線芯溫度,對比線芯溫度計算值與實驗值,分析誤差,驗證該方法所建熱路模型的正確性與準確性。
【關(guān)鍵詞】：10kV三芯電纜 線芯溫度 熱路模型 中間接頭
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM247;TM75
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國內(nèi)外研究水平的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢13
• 1.2.2 國外研究機構(gòu)對本課題的研究情況13-14
• 1.2.3 國內(nèi)研究機構(gòu)對本課題的研究情況14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 基于靈敏度法的三芯電纜線芯溫度影響因素分析17-26
• 2.1 考慮環(huán)境因素的三芯電纜線芯溫度計算17-19
• 2.2 環(huán)境熱阻和環(huán)境溫度對于電纜線芯溫度的靈敏度分析19-20
• 2.2.1 靈敏度定義19
• 2.2.2 環(huán)境熱阻T4對線芯溫度 θ1的靈敏度分析19-20
• 2.2.3 環(huán)境溫度 θ0對線芯溫度 θ1的靈敏度分析20
• 2.3 實驗結(jié)果與理論分析20-24
• 2.3.1 兩種不同敷設(shè)條件下的實驗結(jié)果對比分析20-22
• 2.3.2 不同環(huán)境熱阻下的實驗結(jié)果分析22-23
• 2.3.3 不同環(huán)境溫度下的實驗結(jié)果分析23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 第三章 10kV三芯電纜應(yīng)急時間計算模型與驗證26-35
• 3.1 10kV三芯電纜暫態(tài)熱路模型26-28
• 3.2 10kV三芯電纜暫態(tài)應(yīng)急時間計算模型28-29
• 3.3 實驗分析與驗證29-34
• 3.3.1 實驗裝置與實驗方法29-31
• 3.3.2 實驗數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析31-33
• 3.3.3 應(yīng)急時間理論計算與實驗結(jié)果對比33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 10kV三芯電纜中間接頭三維仿真與實驗驗證35-48
• 4.1 有限元法在熱分析中的理論基礎(chǔ)35-37
• 4.1.1 傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)35-36
• 4.1.2 有限元法應(yīng)用于熱分析的原理36-37
• 4.2 10kV三芯電纜中間接頭仿真37-40
• 4.2.1 幾何模型與有限元模型的建立37-39
• 4.2.2 熱載荷與邊界條件的確定39-40
• 4.3 溫度場仿真結(jié)果與分析40-44
• 4.3.1 中間接頭溫度場仿真結(jié)果與分析40-43
• 4.3.2 中間接頭與電纜本體的對比43-44
• 4.4 實驗驗證44-46
• 4.4.1 中間接頭溫度場仿真值與實驗值對比44-45
• 4.4.2 不同電流下線芯溫度值對比45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 第五章 基于分割法的 10kV三芯電纜熱路模型建立與實驗驗證48-64
• 5.1 分割法建立 10kV三芯電纜熱路模型的可行性分析48-50
• 5.2 基于分割法建立熱路模型理論50-55
• 5.2.1 三芯電纜穩(wěn)態(tài)熱路模型的建立50-51
• 5.2.2 三芯電纜暫態(tài)熱路模型的建立51-55
• 5.3 分割法熱路模型的參數(shù)計算55-58
• 5.3.1 電纜各層材料熱阻的計算55
• 5.3.2 各層材料熱容的計算55-56
• 5.3.3 金屬材料損耗計算56-58
• 5.4 實驗原理及方法58-59
• 5.4.1 實驗裝置與實驗原理接線58-59
• 5.4.2 實驗方法59
• 5.5 實驗結(jié)果分析及理論計算對比59-63
• 5.5.1 穩(wěn)態(tài)熱路模型的計算值與實驗室對比分析59-60
• 5.5.2 暫態(tài)熱路模型的計算值與實驗值對比分析60-62
• 5.5.3 誤差原因分析62-63
• 5.6 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論與展望64-66
• 參考文獻66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果70-72
• 致謝72-73
• 附件73

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本文編號：1005274