ELCUT
Новый подход
к моделированию полей

Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

Токонесущая способность кабеля

токонесущая способность подземного кабеля МЭК 60287, вычисление номинальной токовой нагрузки кабеля

Вычисление номинальной токовой нагрузки трехфазного кабеля расположенного под землей.

Тип задачи:
Плоско-параллельная мультифизичная задача магнитного поля переменных токов и теплопередачи.

Геометрия:
высоковольтный кабель с изоляцией из сшитого полиэлитена кабели уложенные треугольником в траншее

Все размеры в миллиметрах.

Дано:
Кабельная система состоит из трех отдельных фазных кабелей, уложенных в треугольник. Длина кабельной линии 1 км. Экраны кабелей заземлены с обоих концов.
Номинальный ток I = 1 кА (действующее значение), частота f = 50 Гц.
Температура воздуха T0 = +20°C, коэффициент конвекции с поверхности земли α = 10 Вт/K*м².

underground cables sheath earhing

Задача:
Токи в элементах кабеля приводят к тепловым потерям, которые нагревают кабель. Токонесущая способность кабеля - это значение электрического тока, которое приводит к максимальной допустимой температуре проводника. Поэтому расчет пропускной способности кабеля требует моделирования потерь мощности и распределения температуры для заданного значения электрического тока.
В этом примере мы определяем потери и распределение температуры для данного тока. Затем, увеличивая или уменьшая значение тока, можно найти такой ток, который соответствует максимально допустимой температуре. Это и будет максимально допустимый ток.

Решение:
Это упрощенная версия примера рассмотренного в статье Comparison of Finite Element Analysis to IEC-60287 for Predicting Underground Cable Ampacity (Дубицкий С.Д., Грешняков Г.В., Коровкин Н.В), представленной на международной конференции ENERGYCON-2016 .

Сначала моделируется магнитная задача и вычисляется распределение плотности тока и потерь. Затем эти потери автоматически переносятся в задачу теплопередачи. Таким образом, для данного электрического тока в кабеле рассчитывается соответствующее распределение температуры.

О том, как учесть изменение электропроводности при нагреве, смотрите статью и Итерационное решение связанных задач магнитного поля переменных токов и теплопередачи.

О том, как моделировать транспозицию смотрите пример Транспозиция проводов воздушной линии электропередачи.

Результат:
Распределение магнитного поля и плотности тока в кабельных проводниках и экранах. Видно, что распределение плотности электрического тока (соответственно, и потерь) неравномерно.
токи в заземленных экранах кабеля

Распределение температуры в элементах кабеля при подземной прокладке.
температура подземного кабеля

  • Видео:

    Магнитная задача

  • Тепловая задача

    Дополнительные расчеты

  • Смотреть онлайн: магнитная задача, тепловая задача, дополнительные расчеты.

  • Скачать файлы задачи

    Ссылка: ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2009. Кабели электрические. Вычисление номинальной токовой нагрузки.

    ELCUT включён в Государственный реестр Российского программного обеспечения