Electromagnetic heating effects in power distribution cables under different operating conditions.

مؤلف
Eladawy, M.
المساهمون
Metwally, I. A., مؤلف
الناشر
Sultan Qaboos University.
ميلادي
2018
اللغة
الأنجليزية
الموضوع
الملخص الإنجليزي
This paper presents a finite element simulation by COMSOL Multiphysics package to investigate the temperature distribution inside three-phase, three-core, 33 kV underground power cables (UGC) through a coupled electromagnetic-thermal modelling. The simulations are very controlled and fine realistic details can be added to the model such as the temperature conductivity dependence of any metallic layer and armour permeability. Distributions of magnetic field, current density, resistive losses and temperature inside UGC different layers are calculated at different operating conditions. The exponential increase in conductor temperature with increasing the conductor current limits the single-phasing operation of such cables. Therefore, they must be derated, otherwise their lifetime will be reduced exponentially. Finally, the effect of current harmonics on the temperature distribution inside the insulation material and hence its lifetime is calculated using MATLAB. It is found that higher steady-state conductor temperatures are expected for cables with larger conductor cross-sectional areas, using aluminium core rather than copper, or using 6-pulse rectifiers rather than a higher pulse types.
المجموعة
مقالات الدوريات
ISSN
1726-6742
URL المصدر
https://hdl.handle.net/20.500.12408/5958
الملخص العربي
في هذا البحث تمت المحاكاة لكابلات القوى جهد 33 ك .ق. بشكل كبير حيث يمكن إضافة تفاصيل واقعية دقيقة إلى النموذج مثل اعتمادية التوصيلية الكهربية لأي جزء معدني على درجة الحرارة وأيضا النفاذية المغناطيسية للصفائح المعدنية الواقية للكابل. ويتم احتساب كل من نسب توزيع المجال المغناطيسي وكثافة التيار الكهربي والمفاقيد الناتجة عن المقاومة الكهربية ودرجة الحرارة داخل الطبقات المختلفة المكونة للكابل UGC)) تحت ظروف التشغيل المختلفة. وقد وجد أن الزيادة الأسية في درجة حرارة الموصل كنتيجة لزيادة التيار الكهربي فيه قد تحد من عملية التشغيل أحادي الوجه لهذه الكابلات. لذلك، ينبغي الشروع في عملية تخفيض التيار الكهربي المسموح به داخل الكابل، وإلا سوف يتضاعف نقصان العمر الافتراضي لتلك الكابلات بصورة سريعة. وأخيرًا، تم احتساب تأثير توافقيات التيار الكهربي على توزيع درجة الحرارة داخل المادة العازلة المكونة للكابل وبالتالي حساب العمر الافتراضي باستخدام برنامج MATLAB. وقد تبين أنه من المتوقع وجود ارتفاع في درجات حرارة موصل الحالة الثابتة للكابلات ذات مناطق المقطع العرضي للموصل الأكبر، وذلك باستخدام الألومنيوم بدلا من النحاس، أو باستخدام محولات ذات 6 ذبذبات بدلا من الأنواع ذات الذبذبات الأعلى. لتكون أعلى في حالة الكابلات التي تحتوى على موصلات ذو مساحة مقطع كبيرة والتي تستخدم الألومنيوم بدلا من النحاس، أو في حالة موحدات التيار التي تعتمد على 6 نبضات بدلا من الأنواع التي تعتمد على عدد أكبر من النبضات.
قالب العنصر
مقالات الدوريات