双向间接耦合有限元法预估电力电缆载流量

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1、第42卷第2期2010年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics双向间接耦合有限元法预估电力电缆载流量王世山1刘泽远1杜亚平2王星华(1．南京航空航天大学自动化学院，南京，210016，2．香港理工大学屋宇工程系，香港)V01．42No．2Apr．2010摘要：建立了多导体电力电缆置于具有散热孔的托架上时3D有限元时谐磁场模型，在计及各金属涡流效应的条件下，得到所有孚体单元的功率损耗密度。以此功率体密度损耗为裁荷，建立了

2、电缆系统的“热一流体”直接耦舍场模型．求解了电缆系统各导体的温升，由此完成一次完整的。磁场”与“热．漉体”场问接耦合的求解。由于电缆导体电阻率与温度密切相关，形成“磁场”与“热一流体”场问接耦舍的双向耦合。反复迭代，可求解得到当然点为90。C时导体的电流，即为电缆的栽流量。以无铠蓑单栽流和有铠装三并联裁流电缆为例，采用间接耦合法计算和测量了系统的总功率、电漉分布、导体热点温度．计算和测量一致性说明了双向间接耦合有限元模型建立的正确性和计算结果的准确性，为进一步分析电力电缆系统的磁、热特性奠定了基础。关键词：

3、电力电缆；间接耦舍场，有限元；功率损耗；温升中图分类号：TM726．4文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)02—0133—07BidirectionalIndirectCoupledFiniteElementMethodforEstimatingAmpacityofPowerCableWangShishanl，LiuZeyuanl，DuYapin92，WangXinghua2(1．CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeron

4、autics&Astronautics，Nanjing，210016，China；2．DepartmentofBuildingServicesEngineering，theHongKongPolytechnicUniversity，HongKong，China)Abstract：A3-Dfiniteelementharmonicfieldmodelofmulti—conductorpowercablesplacedonaperfo—ratedmetaltrayiSestablished．PowerlOSSd

5、ensitiesofallmetallicelementswiththeskineffectareob—tained．Bytakingthepowerdensitiesasaload，thedirectthermal—fluidcoupledmodelofthecablesys—temissetupandtemperaturerisesarecalculated．Therefore，themagneticfieldandthethermal-fluidfieldindirectcoupledsolution

6、forthecablesystemisachieved．Becausetheconductorresistivityisaf-fectedbyitstemperature。thecoupledmodelofthecablesystembecomesabi—indirectcoupledmodelbe．tweenthemagneticfieldandthethermal—fluidfield．Usinganiterativeprocedure，theampacityofthecablesystemcanbes

7、olvedwithahightemperature90。C．Usingtheexamplesofanon—armoredcablewiththesinglecurrentandanarmoredcablewiththemodeofthree-parallelcable。thetotalpowerlOSS—es，thehottestpointtemperatureofconductorsandthecurrentdistributionsarecalculatedandtestedbytheindirectc

8、oupledmethod．Thematchofcalculatedandtestedresultsillustratesthatthebidirectionalindirectcoupledmodelisvalidandaccurate．Anditcanbeusedforanalyzingmagneticandthermalpropertiesofpowercablesystems．Keywords：powerc