基于运行温度变化的排管电缆群寿命评估研究

摘要

随着我国城市建设速度的加快，电力需求呈高速增长的趋势。为了满足城市日益增长的用电需求，并考虑城市的美观性和空间的限制，电力传输方式逐渐从传统的架空线路转变为地下电缆。作为城市配电网输电的重要组成部分，10kV中压配电电缆规模逐渐扩大。为了减少电缆通道建设投入，电力电缆集聚在地下排管中运行的现象日渐增多。多回电缆线路聚集在排管中运行产生并累积的热量大，且散热困难。过高的温度会加速电缆绝缘的老化，降低电缆的使用寿命，不利于电缆的安全可靠运行。为改善地下排管电缆群的运行环境和运行状态，研究地下排管电缆群运行温度变化规律并基于此对其进行寿命评估显得非常重要。 基于温度场数值计算的传热学原理，本文介绍了温度场数值计算的导热微分方程和热源计算方法，建立了10kV中压配电电缆温度场仿真计算模型和地下排管电缆群温度场仿真模型。选取夏季典型时刻时的环境温度和电缆群负荷，对地下排管电缆群温度场进行了仿真计算，将仿真结果与现有文献数据进行对比验证了仿真的正确性。 现有研究表明，电缆运行温度直接影响电缆的运行寿命。为准确评估地下排管电缆群寿命，本文通过研究环境温度、排管敷设深度、土壤导热系数、土壤温度、排管内电缆线路数和电缆所在排管中的位置对地下排管电缆群运行温度的影响，得到了地下排管电缆群运行温度变化规律。在此基础上，综合考虑电缆位于排管中的位置、邻近电缆的热效应、历史负荷、历史环境温度，提出了地下排管电缆群寿命评估方法。通过实例对该方法进行应用，结果表明该方法能有效评估地下排管电缆群的寿命。 为改善地下排管电缆群的运行环境和运行状态，本文提出了一种地下排管电缆线路分流优化方法，通过实例对该方法进行应用并研究现行分流方案下和分流优化方案下的排管电缆群运行状态。结果表明，与现行分流方案相比，分流优化方案下排管中电缆线路数和载流量均保持不变，在夏季典型时刻排管电缆群运行最高温度下降了2.7℃，排管中电缆的平均寿命延长了3年，验证了优化方法的有效性。

目录

声明

摘要

1．1研究背景及意义

1．2国内外相关研究及现状

1．2．1国内外电缆温度场研究现状综述

1．2．2电缆寿命评估研究现状综述

1．3本文主要研究内容

2地下排管电缆群温度场仿真模型的建立

2．1温度场数值计算的传热学原理

2．1．1热量传递

2．1．2温度场导热微分方程及单值性条件

2．2热源计算

2．2．1电缆线芯损耗

2．2．2电缆绝缘介质损耗

2．2．3三芯电缆铠装层损耗

2．3地下排管电缆群温度场仿真模型的建立

2．3．1电缆仿真模型

2．3．2地下排管电缆群仿真模型

2．4本章小结

3地下排管电缆群寿命评估方法

3．1地下排管电缆群温度场影响因素分析

3．1．1环境温度的影响

3．1．2排管敷设深度的影响

3．1．3土壤导热系数的影响

3．1．4土壤温度的影响

3．1．5排管内电缆线路数的影响

3．1．6电缆所在排管中位置的影响

3．2．1排管电缆群寿命评估模型

3．2．2排管电缆群寿命评估模型的应用

3．3本章小结

4地下排管多电缆线路分流对运行寿命的影响

4．1地下排管多电缆线路分流优化方法

4．2地下排管多电缆线路分流优化方法的应用

4．3地下排管电缆线路分流对运行寿命的影响

4．3．1未分流情况下排管电缆群寿命评估

4．3．2分流优化方案下排管电缆群寿命评估

4．3．3结果分析

4．4本章小结

5．1结论

5．2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的科研成果

致谢