脉冲电流条件下同轴电缆温度分析及优化设计

摘要

脉冲功率电源系统与耗能装置之间通过同轴电缆连接,在连续快速脉冲大电流工况下同轴电缆会快速升温。针对该问题,在土壤直埋敷设条件下建立同轴电缆有限元电-热耦合模型,对比分析不同数量和不同排列方式下同轴电缆在多循环通、断电时的温升特性,同时考虑敷设深度对电缆温度的影响。在此基础上,提出两种新型电缆排列方式以改善温度分布。结果表明,随着电缆数量的增加,电缆的最高温度呈上升趋势,但并非比例增长;在相同电缆数量和电缆间距的前提下,多层电缆排列方式相较于单层电缆虽然占用空间较小,但温度更高;随着敷设深度的增加,电缆温度呈逐渐升高的趋势,当敷设深度为1237.50 mm时,电缆温度达到最高,而超过该深度时,电缆温度又显著降低。提出的新型电缆排列方式不仅降低了占用空间,同时还实现了电缆温度的降低。