продукт
Главная >> Применение >> Типовые примеры >>
Тепловой режим кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена
кабель силовой, токонесущая способность кабеля, подземная прокладка кабеля в ряд, трехфазный кабель в ряд
Пример подготовила Александра Назаркина, Калининградский государственный технический университет
В работе исследован тепловой режим группы однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена при помощи математического моделирования на основе метода конечных элементов в программном комплексе ELCUT. тепловых процессов.
Представлены результаты распределения температуры в исследуемом кабельном канале и окружающем грунте для различных вариантов прокладки кабелей в условиях рабочего режима. тепловых процессов.
На основании полученных данных были сделаны выводы относительно влияния расположения и межфазного расстояния на сценарий развития тепловых процессов.
Подземная кабельная линия рассматривалась при часто используемых вариантах расположения группы однофазных кабелей: расположенных треугольником встык и в одной плоскости с дистанцией равной диаметру кабеля.
Тип задачи
Плоско-параллельная мультифизичная задача магнитного поля переменных токов и теплопередачи.
Геометрия
Кабельная линия состоит из 3 однофазных кабелей ПвП2г 1x1000/185мм2, длина линии 1 км.
Дано
Номинальное значение тока, протекающего через жилу – 1000 А, в двух других жилах протекает тот же ток, но смещенный по фазе на 120°. Частота f = 50 Гц.
Удельная электропроводимость жилы (медь) 56 МСм/м, удельная электропроводимость экрана (алюминий) 37 МСм/м.
| Конструктивные элементы кабеля | Теплопроводность, Вт/м·К |
|---|---|
| Медная жила | 380 |
| Изоляции из СПЭ | 0.3 |
| Экран из алюминия | 200 |
| Оболочка из СПЭ | 0.3 |
| Грунт | 1 |
| Песок | 0.8 |
Задача
Исследовать зависимости температуры изоляции от расстояния между пофазно проложенными кабелями. Определить наиболее рациональный способ прокладки силовых кабельных линий, с точки зрения их нагрева
Решение
Решение задачи включало несколько этапов. На первом этапе решалась задача магнитного поля переменных токов для нахождения мощности тепловых потерь в экране силового кабеля, возникающей за счет наведенных токов.
На втором этапе с учетом найденных тепловых потерь в экране решалась задача стационарной теплопередачи с учетом конвективного теплообмена, и теплопроводности в кабельном канале. В данной задаче воздух не моделируем, так как тепло забирается за счет конвекции. В границе области задан нулевой тепловой поток, а на поверхности земли условия конвекции приняты равными 10 Вт/K·м². Температура окружающей среды 20°С.
Результат
Видно, что распределение плотности тока неравномерно по сечению и ток есть не только в центральной жиле, но и в экране.
| Треугольник | В ряд горизонтально | В ряд вертикально |
|---|---|---|
| 785 А | 918 А | 918 А |
| 786 А | 1028 А | 1028 А |
| 785 А | 954 А | 954 А |
Максимальная температура жилы: горизонтально +87°С, треугольником +87°С, вертикально +91°С.
При прокладке в ряд с просветом потери в экранах существенно возрастают по мере увеличения расстояния между фазами. Поэтому если прокладку предполагается выполнить в ряд, то следует уделять особое внимание взаимному расположению кабелей, склоняясь к такому варианту, который обеспечит минимальные токи в экранах и жилах.
