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CFD热仿真案例电缆温升热分析

 

概述

 

在大功率设备中,电缆的敷设形式直接影响电缆的寿命和设备的安全运行,本案例采用了IEC60287标准计算了185mm2电缆在空气中敷设工况下的温度;利用CFD软件计算了单根及三根品字形排列电缆,在不同风速工况下,电缆导体与电缆表面的温度。

 

仿真参数

 

计算工况

 

模型简化

电缆载流量计算

 

∆θ=(I2R+0.5Wd ) T1+[I2R(1+λ1 )+Wd ]nT2+[I2R(1+λ_1+λ2 )+Wd ]n(T3+T4)

∆θ——高于环境温度的导体温
I——一根导体流过的电流
R——最高工作温度下导体单位长度的交流电阻
Wd——导体绝缘单位长度的介质损耗
T1——一根导体和金属套之间单位长度热阻
T2——金属套和铠装之间衬垫层之间单位长度热阻
T3——电缆外护套层单位长度热阻
T4——电缆表面周围介质之间单位长度热阻
n——电缆中载有负荷的导体数
λ1——电缆金属套损耗相对于该电缆所有导体总损耗的比率
λ2——电缆铠装损耗相对于该电缆所有导体总损耗的比率

 

CFD仿真计算

 

 

总结

 

当电缆的发热量一定时,电缆表面散热系数对电缆的温升至关重要,这就要求我们在安装电缆时,尽量保证电缆之间有足够空间与空气接触,有利于散热,避免热量堆积。

同样风速下,三根品字型排列的电缆的温度比一根电缆的温度高于27%,这里同样说明了保证电缆之间有足够的空间的重要性。

随着风速的增加,电缆导体与表面的温度下降,风速0m/s增加到2m/s,温度下降比较快。在环境温度为40摄氏度,单根电缆敷设时,当电缆表面风速大于或等于0.4m/s,电缆导体的温度都低于90摄氏度(电缆最高工作温度极限为90摄氏度),满足温度要求;三根电缆品字形排列时,当电缆外表面风速大于0.8m/s,电缆满足温度要求。

 

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