Введение
ГЛАВА 1. Общее состояние исследуемой проблемы 15
1.1. Анализ существующих методик расчёта теплового поля высоковольтных кабельных линий, проложенных в грунте 15
1.2. Цели и задачи диссертационной работы 29
ГЛАВА 2. Разработка математических моделей для совместного расчёта теплового и электромагнитного полей в сечении кл, проложенных в грунте, на основе метода конечных элементов 32
2.1. Математическая модель переменного электромагнитного поля на основе аналитического решения уравнений Максвелла для однофазного бронированного кабеля 32
2.2. Расчёт электрических параметров бронированного кабеля с помощью численного моделирования и сопоставление результатов расчёта с аналитическим решением 44
2.3. Математическая модель установившегося теплового поля коаксиального кабеля на основе решения дифференциального уравнения Фурье 49
2.4. Анализ влияния выбора граничных условий на результаты моделирования стационарного теплового поля и разработка способа формулирования открытых граничных условий
2.4.1. Анализ влияния граничных условий на результат решения задачи численным методом 58
2.4.2. Разработка методики определения нормального теплового потока на границе расчётной области 63
2.5. Разработка мультифизических моделей для совместного расчёта теплового и электромагнитного полей методом конечных элементов с соединением проводящих частей конструкции кабелей в электрическую цепь 72
2.5.1. Математическая модель кабельной линии при заземлении экранов кабелей с обоих концов 72
2.5.2. Математическая модель кабельной линии при наличии одного цикла транспозиции экранов кабелей 77
2.6. Расчёт и анализ теплового поля подземной кабельной линии в динамике 78
2.7. Выводы по главе 2 84
ГЛАВА 3. Разработка математических алгоритмов для оценки температуры и пропускной способности кл в режиме реального времени 86
3.1. Разработка тепловых схем замещения трёхфазных кабельных линий, состоящих из
одножильных кабелей, и определение параметров этих схем 86
3.1.1. Построение тепловой схемы замещения трёхфазной кабельной линии 86
3.1.2. Определение оптимального количества RC звеньев для окружающей среды в тепловой схеме замещения трёхфазной кабельной линии 90
3.1.3. Определение собственных тепловых сопротивлений грунта для каждого кабеля и взаимных тепловых сопротивлений между кабелями 98
3.1.4. Разделение эквивалентного грунта на слои. Определение тепловых сопротивлений и ёмкостей этих слоёв
3.2. Разработка математического алгоритма для расчёта температурного профиля жилы однофазного высоковольтного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в режиме реального времени 113
3.3. Разработка математического алгоритма для прогнозирования температур жил трёхфазной КЛ в режиме реального времени 125
3.4. Разработка математического алгоритма для оценки допустимой токовой нагрузки высоковольтной КЛ с СПЭ изоляцией 139
3.5. Выводы по главе 3 145
ГЛАВА 4. Физическое моделирование и экспериментальное исследование теплового поля осесимметричной конструкции высоковольтного кабеля с полиэтиленовой изоляцией 147
4.1. Разработка экспериментальной конструкции, аналогичной коаксиальному кабелю с полиэтиленовой изоляцией 147
4.2. Разработка математических моделей экспериментальной конструкции коаксиального кабеля и сопоставление результатов расчёта с экспериментальными данными 150
4.2.1. Расчёт стационарного теплового поля в продольном сечении экспериментальной конструкции 150
4.2.2. Расчёт нестационарного теплового поля экспериментальной конструкции 153
4.3. Выводы по главе 4 157
ГЛАВА 5. Использование разработанных алгоритмов в системах ралейной защиты и автоматики 158
5.1. Элементы реализации цифровой тепловой защиты КЛ 158
5.2. Определение активного сопротивления кабеля с учётом влияния температуры в режиме реального времени для целей релейной защиты и автоматики 161
5.3. Оценка износа изоляции кабеля с учётом текущей температуры жилы 164
5.4. Выводы по главе 5 167
Заключение 168
Список литературы
