【摘 要】
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随着电缆化率的日益升高,电缆沟敷设以其可容纳电缆数量多,抗外力破坏强,走向灵活,不需开挖地面随时增减电缆,便于检修维护等优点成为城市配电电缆重要敷设形式。实际工程中,电缆沟沟内空气温度场涉及电缆表面与沟道内壁辐射传热、沟内空气对流传热、电缆沟与周围土壤热传导传热这三种传热方式的耦合,而IEC标准是根据长期经验给出沟内空气热阻计算公式。简单的经验公式具有较大的误差,且未考虑沟内有回填材料情况。为了解
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随着电缆化率的日益升高,电缆沟敷设以其可容纳电缆数量多,抗外力破坏强,走向灵活,不需开挖地面随时增减电缆,便于检修维护等优点成为城市配电电缆重要敷设形式。实际工程中,电缆沟沟内空气温度场涉及电缆表面与沟道内壁辐射传热、沟内空气对流传热、电缆沟与周围土壤热传导传热这三种传热方式的耦合,而IEC标准是根据长期经验给出沟内空气热阻计算公式。简单的经验公式具有较大的误差,且未考虑沟内有回填材料情况。为了解决上述问题,本文开展了电缆沟敷设三芯电缆的热评估研究。本文具体研究内容如下:(1)建立了有无回填的电缆沟敷设三芯电缆的稳态热路模型。首先,建立了三芯电缆本体的稳态热路模型。然后,分别基于IEC60287标准和基于测量数据建立了有无回填的电缆外部环境的稳态热路模型。进一步地将电缆本体稳态热路模型和环境稳态热路模型叠加得到了由环境温度计算导体稳态温度的热路模型。最后,通过实验对比分析了这两种计算模型的准确性,并研究了回填低热阻介质对电缆外部环境热阻的影响以及电缆载流量的提升效果。(2)建立了有无回填的电缆沟敷设三芯电缆的暂态热路模型。首先,建立了三芯电缆本体的暂态热路模型。然后,分别基于IEC60853标准和基于测量数据建立了有无回填的电缆外部环境的暂态热路模型。进一步地将电缆本体暂态热路模型和环境暂态热路模型叠加得到了由环境温度计算导体暂态温度的热路模型。最后,通过电缆温升实验对比分析了这两种计算模型的准确性,并研究了回填低热阻介质对电缆外部环境热容和电缆导体暂态温升的影响。(3)建立了电缆沟敷设三芯电缆的应急时间计算模型。首先,建立了电缆本体及环境的等效一阶RC热路模型。然后,推导了电缆在无回填和有回填情况下的应急时间计算公式。最后,设计了电缆在不同初始负荷下加载不同应急负荷的温升实验,验证了计算模型的准确性,并分析了回填低热阻介质对电缆应急时间的影响。(4)分析了电缆排列方式、回填材料导热系数对电缆沟敷设三芯电缆的载流量影响。首先,基于有限元仿真软件建立了电缆沟敷设三芯电缆的电磁-热-流耦合模型。然后,通过与实验结果对比验证了仿真模型的准确性。最后,分析了电缆的排列方式、回填材料的导热系数对电缆载流量的影响。
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