介绍直埋电力电缆温度场计算模型

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2007年第5期电线电缆2007年10月No．52007ElectricWire＆Cable0ct．．2007直埋电力电缆温度场计算模型周晓虎，周秧，唐雷，童剑，于建立(1．东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012；2．浙江电力教育培训中心浙西分中心，浙江建德311600)摘要：研究了埋设于复杂土壤中的电力电缆在暂态和稳态情况下的温度场和载流量，用有限差分法离散传热方程，对电缆和土壤区域分别采用极坐标和直角坐标；为了加快计算速度，采用了不均匀网络。本模型

2、适用于电力电缆稳态和短路或过载等暂态的温度场和载流量的计算。关键词：有限差分；载流量；温度场；电力电缆中图分类号：TM247文献标识码：A文章编号：1672—6901(20o7)05—0033—04MathematicalModelforCalculationoftheTemperatureProfdeinBuriedPowerCablesZHA0Xiao．hu．etal(NortheastChinaUniversityofElectricalPower，InstituteofElectricalEngin

3、eering，Jilin132012，China)Abstract：Thetemperatureprofileandcurrentcarryingcapacityinthetransientstateandsteadystateofthepowercablesburiedinmuhilayeredsoilwereinvestigated．Amathematicalmodelbasedonthefinitediferentmethodwaspresentedtosolvetheheatdifusionequa

4、tionincylindricalcoordinatesinthecableandinCartesiancoordinatesinthesuroundingsoil．Avariablestepdiscretizationwasusedtoquickenthecalculation．111emodelisusedtocalculatethetemperatureprofileandcurentcarryingcapacityinthesteadystateandtransientstate(suchassho

5、rtcircuitoroverloading)ofpowercables．Keywords：finitediferentmethod；curentcarryingcapacity；temerpatureprofile；powercables问题的数值解法有：有限元法⋯、边界元法]、有限O引言差分法等，然而，上述文献中的模型很多情况下并由于地下电力电缆具有占用空间小的优势，在不具有很好的实用性，并且大多数情况下只能计算人口稠密的城市，电力通常通过直埋电力电缆来传稳态温度场。同样的，他们也很少将一些参数(如媒输

6、。由于电力电缆(以下简称电缆)埋设情况各不相质的导热系数)考虑为温度的变量，而只是简单的当同，简单按照规程法的规定来确定电缆的载流量已作常数来处理，从而影响了计算的准确性。本文在经不能满足实际工程的需要。为了保证安全，电缆有限差分的基础上建立了稳态和暂态计算模型，并通常在低于实际载流量下运行，从而造成巨大浪费。充分考虑了各相关参数随温度变化的影响。通过与因此准确计算各种埋地电缆的温度分布和载流量具试验结果的比较，验证了本方法的正确性和可行性。有重要意义。最初采用理论分析和实践经验相结合1模型的建立的办法来解

7、决埋地电缆的计算问题。后来，一些科研工作者采用集中的或分布的等值热路的办法，快为了求解温度场，需要求解传热方程J：速傅立叶变换法(F兀’)，牛顿拉夫逊等计算方法。个pc=v(vT)+

8、s(1)(，然而，对一个复杂的埋地电缆系统，这些都不是最合式中，p，c，分别为材料的密度(kg／m)、比热(J／kg适的计算方法。这些方法存在着很多不足之处，如无法考虑参数随温度的变化，很难确定电缆初始状·oC)和导热系数(W／m·oC)；S为热源(W)；T为温度(oC)；t为时间(s)。其中，p和c都是温度的函态和环境温度的

9、影响；计算中对计算区域的几何形数。由于电缆的轴向长度远大于径向长度，所以，可状的处理也过于简化等。因此，为了尽可能准确地以将三维问题简化为二维问题。考虑到电缆和电缆预测或计算埋地电缆的温度场，必须借助数值算法，周围的几何形状，为了得到准确的求解，对电缆部分数值算法可以方便地解决上述问题。目前解决这一采用极坐标，而其它区域采用直角坐标，在上述两种收稿日期：2007—02一O1坐标下，式(1)可分别以式(2)和式(3