Разработка методов расчета тепловых полей в высоковольтных силовых кабелях

• Автор: Овсиенко, Владимир Леонидович
• Шифр специальности: 05.09.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ
1.1. Теплофизические свойства изоляционных материалов, применяемых при производстве высоковольтных силовых кабелей
1.2. Методы расчета тепловых полей в высоковольтных силовых кабелях
1.3. Особенности тепловых расчетов при определении перепадов давления в линиях кабелей МВДТ
1.4. Цели и задачи диссертационной работы
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Методы измерения
2.2. Подготовка образцов
2.3.Результаты измерений
Глава 3. РАСЧЕТ ДОПУСТИМЫХ НАГРУЗОК
ОДНОЖИЛЬНЫХ КАБЕЛЕЙ С ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Расчет стационарного режима
3.2. Теоретическое исследование вопросов нестационарной теплопроводности в одножильных кабелях с полимерной
изоляцией
3.3. Решение квазилинейной задачи нестационарной теплопроводности методом прямых
3.4. Расчет нестационарного теплового поля одножильного
кабеля с полимерной изоляцией
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ОДНОЖИЛЬНОГО КАБЕЛЯ С ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ, ПРОЛОЖЕННОГО В ВОЗДУХЕ
4.1. Схема установки
4.2. Результаты измерений
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ И ПЕРЕПАДОВ
ДАВЛЕНИЯ В МАСЛОНАПОЛНЕННОМ КАБЕЛЕ МВДТ
5.1. Разработка методики расчета коэффициентов маслоподпитки кабеля МВДТ
5.2. Экспериментальное исследование тепловых полей
в кабеле МВДТ
5.3. Уточнение методик расчета маслоподпитки для линий,
проложенных в двух различных средах
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3 Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Решение задач по энергоснабжению городов, отдельных районов и крупных промышленных предприятий требует дальнейшего совершенствования линий электропередач (ЛЭП). Несмотря на трудности экономического характера, затронувшие энергетику не только России, но и многих других стран, растущие в настоящее время цены на земельные площади, а также причины экологического и эстетического характера стимулируют расширение сети высоковольтных подземных кабельных линий (КЛ) (/II, 12/). Особенно это характерно для крупных городов с большим сосредоточением мощных потребителей электроэнергии и высокой плотностью застройки, где, практически, невозможно использование воздушных ЛЭП. Кроме этого, при выводе мощности с подземных электростанций, энергообеспечении островов, преодолении разного рода препятствий, применение высоковольтных кабелей является единственно возможным техническим решением.
Среди используемых высоковольтных КЛ подавляющее большинство -это маслонаполненные линии высокого и низкого давления. В то же время, на напряжение (110-5-220) кВ (а в перспективе и выше) успешную конкуренцию им составляют кабели с пластмассовой изоляцией (КПИ) (/3/). По сравнению с традиционными конструкциями они имеют ряд достоинств, среди которых сравнительно меньшая масса, стоимость, трудоемкость при изготовлении, эксплуатационные расходы и ряд других (/4/... /9Г).
Для того, чтобы реализовать упомянутые преимущества при эксплуатации, необходимо иметь возможность прогнозировать состояние таких КЛ. В первую очередь, это относится к расчетам тепловых полей в кабелях (К) при различных рабочих и испытательных режимах, поскольку прямые измерения в подавляющем большинстве случаев невозможны. Однако,
поверхности контакта двух сред. Эквивалентная схема, построенная в соответствие с формулой (1.29) будет иметь меньшую площадь поверхности изоляции. В связи с этим необходимы дополнительные рекомендации по вычислению термического сопротивления объема масла, не приведенные в /11/.
В /59/ при переходе к эквивалентной одножильной конструкции в кабеле МВДТ без принудительной циркуляции масла рекомендуют термическое сопротивление фазы, вычисленное по рекомендациям Международной электротехнической комиссии (МЭК) со значением аю = 5.5 °С м/Вт, увеличить на (10 з-15) %. Это, по мнению авторов, позволяет учесть нарушение радиальности теплового потока в трехжильной конструкции.
Приведенные поправочные коэффициенты получены экспериментально при испытаниях кабельных линий на напряжение 230 кВ и 345 кВ с сечением жил соответственно 890 мм2 и 1000 мм2 . Однако измерения, проведенные во ВНИИ КП на отрезке линии МВДТ-3 х 625-500 кВ, не подтвердили целесообразности введения поправочных коэффициентов.
Также нет однозначных рекомендаций по вычислению термического сопротивления слоя масла. МЭК рекомендует для этих целей выражение:
8м= л - . (130)
1 + УтДэ
где и, у - эмпирические коэффициенты, и = 0,26, у = 0,00026; 0т - средняя температура масла, °С; Д, - эквивалентный диаметр, мм.
Для трехжильной конструкции Дэ =2,15Д , где Д - наружный диаметр фазы кабеля, мм.
Существенным недостатком формулы (1.30) является узкий диапазон ее действия. Ограничением служит величина Д3, которая не должна превышать 125 мм. Для конструкций, имеющих большие размеры во ВНИИ КП (/60/) по итогам экспериментальных исследований была предложена формула, аналогичная по структуре выражению (1.30):