Tytuł artykułu
Autorzy
Identyfikatory
Warianty tytułu
Języki publikacji
Abstrakty
The aim of this monograph is to summarize some of the recent developments related to ampacity calculations using both numerical and analytical solutions. Since this monograph is presented as a part of the requirement for a Doctor of Science degree (in Polish - Doktor Habilitowany), the emphasis is placed on the work of the author in this area. The exception is Chapter 2 that summarizes principles of ampacity calculations for electric power cables and prepares a background for the developments presented in the following chapters. The monograph is structured around four major themes. Chapter 2 gives a brief background to classical ampacity calculations and also introduces a concept of finite element analysis as applied to cable ratings. Chapter 3 discusses applications of the finite element method to solve some problems that cannot be solved analytically. Chapter 4 focuses on the effect of cost considerations in important cable investment problems. Finally, Chapter 5 deals with two issues related to special cable installations involving external heat sources and cables crossing streets, parking lots, and so on. All the theory presented in this monograph is applicable to AC cables only. A substantial part of this monograph addresses the issue of computational accuracy and efficiency in rating analysis. In particular, an emphasis is placed on the application of the finite element method to solve some of the rating problems. On the one hand, the finite element method is used to improve estimation of some parameters (calculation of the internal thermal resistance of 3-core cables with fillers), and on the other hand, it is ased to solve some cable rating problems that were difficult to solve analytically combined heat and moisture transfer in the soil). The finite element method was also ised in the analysis of the optimal cable investment strategy. Another topic discussed in this work is the effect of the external environment on rating of underground cables. In particular, the effect of external heat sources (e.g., other cables, steam pipes, etc.) is considered. Also, the influence of short sections of unfavourable thermal environment (vicinity of trees, crossing streets, etc.) on cable rating is analyzed. Elegant solutions are presented for cables crossing external heat sources and crossing short regions of unfavourable thermal conditions. Finally, economic aspects play increasing role in power engineering decisions. Three problems have been addressed in this work. Two of the problems attempt to take into account the effect of the losses in cable investment decisions. Two optimization problems that arise to balance the losses in the cable against the capital costs are resented in this work. The third economic problem discussed in this monograph is that of delaying investment by more accurately computing cable rating taking into ccount the random variations of several key parameters. Conclusions section closes the presentation giving an indication for the direction of future research in the field of cable rating calculations.
Informacje o dopuszczalnej obciążalności kabli energetycznych są potrzebne w projektowaniu i eksploatacji sieci przesyłowych. Wskaźniki obciążalności ustala się nie tylko dla nowych instalacji, ale również dla kabli będących w eksploatacji przez wiele lat. Ponieważ, wiele linii kablowych osiąga obecnie projektowany kres eksploatacji, istnieje niezaprzeczalna potrzeba rozwoju systematycznego podejścia do obliczeń obciążalności prądowej kabli energetycznych, która byłaby pierwszym stopniem do badań wiodących do przedłużenia żywotności tych linii. Metody obliczania obciążalności kabli maja historię tak długą jak same kable. Metody zaprezentowane w niektórych pierwszych publikacjach na ten temat (Kennelly, 1893; Mie, 1905) znajdują zastosowanie w dzisiejszych standardach. W ciągu ostatnich stu lat wielu naukowców i inżynierów pracowało nad różnymi aspektami tego zagadnienia. Prace nad ulepszaniem metod obliczeniowych obciążalności kabli kontynuowane są również dzisiaj. Prace posuwają się w dwóch kierunkach: (1) prowadzone są badania doświadczalne by poprawić niektóre metody obliczeniowe oraz zwiększyć dokładność niektórych stałych pojawiających się we wzorach, oraz (2) coraz częściej stosuje się metody numeryczne by obejść ograniczenia związane z zastosowaniem metod analitycznych. Ponieważ praca ta prezentowana jest jako składnik wymagań na stopień doktora habilitowanego, nacisk kładziony jest na wkład autora do obliczeń obciążalności kabli energetycznych. Wyjątkiem jest rozdział drugi, który sumuje zasady obliczeń obciążeniowych i tym samym stanowi podłoże do dalszych rozważań przedstawionych w tej pracy. Celem tej pracy jest sumaryczne przedstawienie niektórych interesujących i bardzo istotnych z praktycznego punktu widzenia, zagadnień obliczeniowych nad którym autor pracował przez ostanie lata. Materiał zawarty w rozdziałach 3 do 5 w zasadzie nie ukazał się w książce napisanej przez autora (Anders, 1997/98). Wyjątkiem jest podrozdział 4.2. Jednakże, większość przedstawianego w tej monografii materiału została opublikowana przez autora w różnych publikacjach fachowych za wyjątkiem podrozdziałów 2.4,4.3 i 5.2, które ukazują się w druku po raz pierwszy. Obliczenia kablowe są dosyć skomplikowane i ich zrozumienie byłoby znacznie ułatwione gdyby użyto wielu przykładów ilustracyjnych. Jednakże, w celu ograniczenia objętości tej pracy, autor zdecydował się zamieścić przykłady numeryczne tylko w tych partiach tekstu, które nie były jeszcze opublikowane. Wiele przykładów numerycznych można znaleźć w literaturze cytowanej w tej pracy. Praca niniejsza została skonstruowana wokół czterech tematów. Na wstępie podany jest krótki zarys historii obliczeń obciążalności kabli energetycznych. Rozdział drugi zawiera krótki przegląd klasycznych obliczeń obciążeniowych oraz wprowadza metodę elementów skończonych z zastosowaniem do obliczeń cieplnych w kablach podziemnych. Rozdział trzeci zawiera przykłady zastosowania metody elementów skończonych do obliczeń w których klasyczne metody obliczeniowe nie mogą być zastosowane. W rozdziale czwartym poruszane są zagadnienia ekonomiczne związane z liniami kablowymi. Rozdział piąty poświęcony jest obliczeniom mającym na celu znalezienia współczynnika redukcji obciążalności w przypadku gdy kabel ułożony jest w okolicy innych źródeł ciepła (np. innych kabli) oraz gdy krótka część jego drogi przebiega poprzez teren z niekorzystnymi charakterystykami cieplnymi (np. przecinając w poprzek ulicę). Wszystkie rezultaty przedstawione w tej pracy odnoszą się tylko do kabli prądu zmiennego.
Rocznik
Tom
Strony
3--134
Opis fizyczny
Bibliogr. 64 poz.
Twórcy
autor
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-LOD6-0017-0024
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.