基于多物理场耦合模型的高压电力电缆温度场与载流量计算

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1、专业学位硕士学位论文基于多物理场耦合模型的高压电力电缆温度场与载流量计算作者姓名胡明丽学位类别电气工程指导教师戴栋教授张怿宁高级工程师所在学院电力学院论文提交日期二零一五年三月CalculationofThermalDistributionandAmpacityforHigh-VoltagePowerCablesbyUsingMulti-PhysicsCoupledModelADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuMingliSupervisor：Pr

2、of.DaiDongSeniorEngineerZhangYiningSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM726.4学校代号：10561学号：201221011404华南理工大学硕士学位论文基于多物理场耦合模型的高压电力电缆温度场与载流量计算作者姓名：胡明丽指导教师姓名、职称：戴栋教授张怿宁高级工程师申请学位级别：全日制专业学位硕士学科专业名称：电气工程研究方向：高电压与绝缘技术论文提交日期：2015年4月15日论文答辩日期：2015年3月13日学位

3、授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：傅明利委员：王钢、蔡汉生、谢从珍、邓红雷华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：销明碌曰期：年？月'户学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，g卩：研

4、宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：密，在____年解密后适用本授权书。4保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播

5、学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：袖，日期：-^丨^^丨指导教师签名：曰期：VolS和叫ft作者联系电话：z电子邮箱：1联系地址(含邮编）：摘要随着电力电缆在输配电领域的广泛应用，准确计算其温度场与载流量对保证电缆线路的安全可靠运行并提高线路运行的经济性都具有重要的意义。目前电力电缆温度场和载流量计算的方法有解析计算法、数值计算法、试验法。其中，试验法因费用较高而不具有通用性；解析法能够快速地确定简单敷设条件下电缆载流量，但对于复杂敷设条件其计算结果与实际具有一定的偏差；有限元数值计算法

6、可以模拟电缆的实际敷设情况，准确计算复杂敷设条件下电缆群的载流量。本文基于多物理场耦合模型采用有限元方法对不同敷设情况下电力电缆的温度场和载流量进行了计算。主要进行了以下研究：（1）采用电磁-热耦合模型对表皮温度已知的单根电缆温度场和载流量进行了计算，并与IEC-60287标准的结果、试验数据进行比较分析，3种方法计算结果相差不大（小于3%），都能满足工程需要，从而初步验证了耦合模型的有效性。（2）采用电磁-热耦合模型对直埋敷设情况下电缆载流量进行了计算，以及采用磁-热-流耦合模型对排管、沟槽敷设进行了计算，并都与IE

7、C标准的结果进行比较分析，结果表明单回路敷设情况下耦合模型和IEC标准计算结果比较接近，误差在3%以内；因IEC标准忽略了回路间的邻近效应，随着回路数的增加，2种算法的计算结果相差越来越大，进一步说明了多物理场耦合模型算法精度更高。（3）针对IEC-60287标准没有直接给出温度场和载流量计算公式的非典型敷设方式（如电缆群附近存在热源、电缆群不规则排列、局部穿管等非常规敷设情况下）的电缆群进行了仿真。仿真结果表明基于多物理场耦合模型的有限元法是解决非典型敷设电力电缆群的温度场和载流量计算问题的一种有效手段。关键词：电力

8、电缆；载流量；温度场；多物理场耦合；有限元法IAbstractPowercablesarewidelyusedinmanyelectricpowertransmissionanddistributionsystems.Tooperatecablenetworkssecurelyandstably,itisquiteimportan