One-second density of the short-circuit current in a DC cable with convective cooling

• Autorzy: Gołębiowski J. , Zaręba M.

Warianty tytułu

PL

Jednosekundowa gęstość prądu zwarcia w chłodzonym konwekcyjnie kablu DC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The thermal field of a DC cable under a short-circuit regime has been investigated. A convectional model of cooling of the system was assumed (i.e. Hankel's condition). The respective boundary-initial problem has been decomposed. Field components were determined by means of own analytical-numerical method. The given final temperature and obtained distributions enabled the computation of admissible one-second density of the short-circuit current. From the out analysis it follows that cooling conditions have small influence on the one-second current density. The same refers to the thermal field distribution in a core. It follows from the short duration of a short-circuit and a significant thermal inertia of the cable with a relatively large cross-section of a core. However introduction of Hankel's condition in place of Dirichlet's one changes in a significant way the picture of a field within a thin insulation. It raises the time constant of thermal processes in the cable.

PL

W pracy badano pole termiczne kabla prądu stałego w stanie zwarcia. Założono konwekcyjny model chłodzenia układu (tzn. warunek Hankela). Zdekomponowano odpowiednie zagadnienie brzegowo-początkowe. Składowe pola wyznaczono za pomocą własnej metody analityczno-numerycznej. Dana temperatura końcowa i otrzymane rozkłady umożliwiły obliczenie dopuszczalnej jednosekundowej gęstości prądu zwarcia. Z przeprowadzonej analizy wynika, że warunki chłodzenia mają wpływ na jednosekundowa gęstość. To samo odnosi się do pola termicznego w żyle. Wynika to z małego czasu trwania zwarcia i ze znacznej cieplnej inercji kabla o stosunkowo dużym przekroju żyły. Wprowadzenie warunku Hankela w miejsce Dirichleta zmienia jednak istotnie obraz pola w cienkiej izolacji. Zwiększa również stałą czasową cieplnych procesów w kablu.

Słowa kluczowe

EN

DC cables; short-circuit; transient heat flow; analytical-numerical methods of the field theory

PL

kable DC; zwarcie; przepływ ciepła; metoda analityczno-numeryczna; teoria pola

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 55, nr 2
• Strony: 179--192
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Gołębiowski J.

autor

Zaręba M.

• Division for Theoretical Electrotechnics, Technical University of Białystok

Bibliografia

• 1. Renge1 U. R.: Energy cables 2050 - a futuristic view. IEEE Power Engineering Review, Vol. 20, No. 10, 2000, pp. 18-21.
• 2. Gołębiowski J., Zaręba M.: Admissible values of short-circuit currents in the isolated DC lead. Archives of Electrical Engineering, Vol. LIII, No. 3, 2004, pp. 245-257.
• 3. Kącki E.: Partial differential equations in physics and technicals problems (in Polish). Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warsaw, 1992.
• 4. Hering M.: Thermokinetics for electrical engineers (in Polish). Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warsaw, 1980.
• 5. Gołębiowski J., Zaręba M.: A method of the analysis of the thermal field dynamics in a core and insulation of a DC lead with convectional heat abstraction. Electrical Engineering-Archiv für Elektrotechnik, Vol. 88, No. 5, 2006, pp. 453-464. Online version http://dx.doi.org/10.1007/s00202-005-0297-z.
• 6. Lejdy B.: One second density of the short-circuit current in the leads with the long-lasting temperature less than the admissible one (in Polish). Wiadomości Elektrotechniczne, Vol. LXVI, No. 10, 1998, pp. 580-583.
• 7. Lejdy B.: Protection of the leads against consequences of shortings at non-full utilization their long-lasting current load (in Polish). Wiadomości Elektrotechniczne, Vol. LXX, No. 5, 2002, pp. 192-194.
• 8. Evans L. C: Partial differential equations (in Polish). Wydawnictwo Naukowe PWN, Warsaw, 2002.
• 9. Drwal G., Grzymkowski R., Kapusta A., Słota D.: Mathematica 4 (in Polish). Wydawnictwa Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2002.