基于ANSYS的通電電纜的電-熱場(chǎng)耦合分析【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-07-10 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

本文對(duì)電纜的電熱場(chǎng)進(jìn)行分析,通過(guò)ANSYS APDL建模分析,采用單元直接耦合電熱場(chǎng),準(zhǔn)確模擬了電纜的電熱場(chǎng)分布,對(duì)工程實(shí)踐有指導(dǎo)意義。

1序言

110k V 及其以上電壓等級(jí)的電力電纜,作為電力系統(tǒng)中重要的輸電設(shè)備,其安全運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)非常重要。一旦電力電纜發(fā)生故障,不僅會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大面積的停電,造成嚴(yán)重社會(huì)影響。由于運(yùn)行中的線(xiàn)路過(guò)負(fù)荷導(dǎo)致電纜過(guò)熱受損,由于線(xiàn)路敷設(shè)環(huán)境造成電纜護(hù)層化學(xué)腐蝕和電解腐蝕,由于海纜鎧裝、護(hù)套材料造成的電磁場(chǎng)導(dǎo)致絕緣受損等。這些缺陷在電纜線(xiàn)路運(yùn)行中逐漸發(fā)展,直接威脅電網(wǎng)供電的可靠性。如何提高海底電力電纜運(yùn)行安全性,是保障電力系統(tǒng)可靠供電至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

2模型參數(shù)

為電纜的導(dǎo)體由多股導(dǎo)線(xiàn)絞合而成,所以導(dǎo)體表面不光滑會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體周?chē)妶?chǎng)分布不均勻,所以實(shí)際上電纜導(dǎo)體外會(huì)存在半導(dǎo)體屏蔽層,作用是均衡導(dǎo)體表面的電場(chǎng)。同理,電纜三相也是絞合的,為了均衡其表面電場(chǎng),在主絕緣外也會(huì)存在一層半導(dǎo)體屏蔽層。在這里,我們把模型理想化,導(dǎo)體僅由一根粗導(dǎo)線(xiàn)組成,因此表面是光滑的,同時(shí)電纜三相在一段距離里,近似沒(méi)有換位,而是平行的。

基于ANSYS的通電電纜的電-熱場(chǎng)耦合分析【轉(zhuǎn)發(fā)】ansys仿真分析圖片1

材料:丁苯橡膠(絕緣) 聚丙烯 (填充) 銅芯(紫銅) 氯丁橡膠(護(hù)套) 電纜

邊界:通過(guò)電流90A 電纜長(zhǎng)度 23mm 外部溫度7℃

圖電纜模型和材料

基于ANSYS的通電電纜的電-熱場(chǎng)耦合分析【轉(zhuǎn)發(fā)】ansys仿真分析圖片2

圖有限元模型

3結(jié)果分析

電纜在滿(mǎn)負(fù)荷正常運(yùn)行時(shí),電纜內(nèi)部最高溫度為 79.9℃,最高電場(chǎng)強(qiáng)度為13.7MV/m。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),電纜正常運(yùn)行時(shí)內(nèi)部最高不會(huì)超過(guò) 90℃,電場(chǎng)強(qiáng)度不會(huì)超過(guò) 35MV/m,因此,此時(shí)電纜工作正常。