Analiza warunków cieplnych funkcjonowania podziemnej linii kablowej 400 kV do wyprowadzenia mocy z elektrowni

• Autorzy: Cisek P. , Ocłoń P. , Pilarczyk M.

Warianty tytułu

EN

Thermal analysis of operating conditions for the 400 kV underground power cable transmission line as a power plant delivery system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeprowadzono analizę warunków cieplnych funkcjonowania podziemnej linii kablowej wysokiego napięcia ułożonej w układzie płaskim (ang. flat formation). Linia kablowa prowadzona jest w jednorodnym gruncie rodzimym. Rozważono dwa warianty obliczeniowe. Pierwszy z nich obejmuje przypadek, w którym kabel jest umieszczony bezpośrednio w mieszance FTB (ang. Fluidized Thermal Backfill). W drugim przypadku linia kablowa prowadzona jest pod drogą, w otulinie rury osłonowej z tworzywa sztucznego (HDPE) wypełnionej mieszaniną piaskowo-bentonitową. Rozważono różne głębokości ułożenia kabli w gruncie, w zakresie od 2 do 6m, co ma bezpośredni wpływ na rozkład temperatury w gruncie i podsypce, jak również na maksymalną temperaturę żyły roboczej. Do wyznaczenia ustalonego pola temperatury gruntu wykorzystano autorskie programy oparte na Metodzie Elementów Skończonych.

EN

This paper presents the thermal analysis of the high voltage underground power cable transmission line arranged in flat formation. The transmission line is buried in the homogeneous native soil. Two computational cases are considered. In the first computational case, the cables are placed directly in FTB (Fluidized Thermal Backfill) material. In the second computational case the cable line, lying under the road surface, is placed in the HDPE casing pipe filled with sand-bentonite mixture. The burial depth of the cables varies from 2 m to 6 m what influences the temperature distribution in soil, cable bedding and the cable core maximum temperature. The numerical computations of the steady-state temperature fields are performed using original programs based on the Finite Element Method.

Słowa kluczowe

PL

podziemna linia kablowa; przewodzenie ciepła; obciążalność prądowa kabla; kable wysokiego napięcia

EN

underground power cables; heat conduction; power cable ampacity; high voltage power cable

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 5
• Strony: 70--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cisek P.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska

autor

Ocłoń P.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska

autor

Pilarczyk M.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Baggs S.A.: Remote prediction of ground temperature in Australian soils and mapping its distribution. Solar Energy, 30 (1983), str. 351-366.
• [2] Boggs S.A., Chu F.Y., Radakrishna H.S., Steinmanis J.E.: Underground Cable Thermal Backfill. Pergamon Press Canada Ltd., 1982.
• [3] Cichy A.: Straty w przesyle mocy liniami kablowymi 110kV. Konferencja PTPiREE, Będlowo 2006.
• [4] Da Silva F.F., Bak C.L.: Electromagnetic Transients in Power Cables. Springer, 2013.
• [5] Desmet J. i in: Thermal Analysis of Parallel Underground Energy Cables, 18th International Conference on Electricity Distribution CIRED, Turin 6-9 June 2005.
• [6] Długosz B.: Kablowe przepusty rurowe wypełnione wypłukiwalną substancją mineralną. Energetyka, nr 9 (38), str. 332.
• [7] Electric Cables – Calculation of the current rating – Part 2: Thermal resistance – Section 1: Calculation of the thermal resistance. IEC Standard 60287-2-1 (1995).
• [8] Fricke B.A. i in.: Soil Thermal Conductivity: Effects of Saturation and Dry Density. 5th Conference Thermal Performance of The Exterior Envelopes of Buildings, ASHRAE, Atlanta 1992, str. 158-165.
• [9] Hanna M.A., Chikhani A.Y., Salama M.M.A.: Thermal Analysis of Power Cables in Multilayered Soil. Part 1: Theoretical Model, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 8 (6) 1993, str. 761-771.
• [10] Hanna M.A., Chikhani A.Y., Salama M.M.A.: Thermal Analysis of Power Cables in Multi-layered Soil. Part 2: Practical Consideration, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 8 (6) 1993, str. 772-778.
• [11] Hawaiian Electric Co., INC. Specification No. CS7001-17 for Construction of underground facilities, 2006, str. 10.
• [12] Karahan M., Kalenderli O.: Coupled Electrical and Thermal Analysis of Power Cables Using Finite Element Method, rozdział w książce: Vikhrenko V. (Ed.): Heat Transfer – Engineering Applications, InTech, 2011.
• [13] Lesiak F.: Obciążalność prądowa kabli ułożonych w ziemi, Oddział Krakowski SEP, www.sep.krakow.pl
• [14] Materiały firmy Nexans: 60500 kV High Voltage Underground Power cables. XLPE insulated cables. 12 (2004), Paris, pp.31-33.
• [15] Materiały firmy Tele-Fonika Kable S.A., www.tfkable.com
• [16] Lafarge Beton Towarowy Sp. z o.o.: Mieszanka betonowa, Mieszanka cementowo-piaskowa. Karta charakterystyki produktu.
• [17] Ould-Lahoucine C., Sakashita H., Kumada T.: Measurement of thermal conductivity of buffer materials and evaluating of existing correlations predicting it, Nuclear Engineering and Design, 216 (2002), str. 1-11.
• [18] PN-HD 60364-5-52 Instalacje elektryczne niskiego napięcia –część 5-52: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego – Oprzewodowanie.
• [19] Popiel C.O., Wojtkowiak J., Biernacka B.: Measurements of temperature distribution in ground, Experimental Thermal and Fluid Science, 25 (2001), str. 301-309.
• [20] Radhakrishna H.S., Fluidized Cable Thermal Backfill, chapter in: Boggs S.A., et al., Underground Cable Thermal Backfill, Pergamon Press, 1982, pp. 34-53.
• [21] Saleeby K.E., Black W.Z., Hartley J.G.: Effective Thermal Resistance for Power Cables Buried in Thermal Backfill, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-98 (6) 1979, str. 2201-2214.
• [22] Spyra F.: Ograniczenie strat w liniach kablowych. Energetyka , nr 4 (658), str. 224.
• [23] Tang A.M., Cui Y.J., Le T.T.: A study on the thermal conductivity of compacted bentonites. Applied Clay Science, 41 (2008), str. 181-189.
• [24] Taler J., Ocłoń P.: Finite Element Method in Steady-State and Transient Heat Conduction, Encyclopedia of Thermal Stresses, R. Hetnarski (Ed.), 2014, Springer, Berlin, str. 1604-1633
• [25] Tien Y.M. i in: Improved Measurement and a Predictive Model for Thermal Conductivity of Sand-Bentonite Mixtures. Journal of GeoEngineering, vol. 5 (2) 2010, str. 51-60.
• [26] Von Meier A.: Electric Power Systems: A Conteptual Introduction. Wiley, 2006.