Rating of Electric Power Cables in Unfavorable Thermal Environment (IEEE Press Series on Power Engin pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Wiley-IEEE Press

作者:George J. Anders

出品人:

页数:326

译者:

出版时间:2005-04-15

价格:USD 137.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471679097

丛书系列:IEEE Press Series on Power Engineering

图书标签:

Electric Power Cables
Thermal Rating
Power Engineering
IEEE Press
Cable Engineering
Heat Transfer
Electrical Engineering
Power Systems
Reliability
Insulation

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到本本书屋

onlinetoolsland.com

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

具体描述

Rating of Electric Power Cables in Unfavorable Thermal Environment is the first text to provide you with the computational tools and techniques needed to successfully design and install power cables in areas affected by such factors as outside heat sources, ground moisture, or impediments to heat dissipation. After thoroughly reviewing standard rating models, the author discusses several new techniques designed to improve cable ampacity, as well as new computational techniques for analysis of cyclic loads. To facilitate computational tasks he utilizes six representational model cables throughout the book, including transmission-class, high-voltage, distribution, and bundled types. End-of-chapter summaries, liberal numerical examples, and practical, real world applications make this text a valuable resource for making better design and operation decisions.

现代电力系统中的电缆热性能评估与优化聚焦于非理想热环境下电力电缆运行的挑战与前沿解决方案本书深入探讨了在复杂、高负荷运行条件下，电力电缆热性能评估和优化所面临的工程挑战与前沿技术。在全球能源需求持续增长和城市电网日益密集的背景下，如何确保电力电缆在极端或非理想热力学环境（如高温土壤、高环境温度、密集敷设等）下安全、可靠且高效地运行，已成为电力工程领域的核心议题。本书结构严谨，内容涵盖了从基础热力学原理到先进的动态热模型构建与应用的全过程。我们摒弃了对传统稳态热平衡的简单分析，转而聚焦于电力电缆在实际工况中瞬态和长期热行为的精确预测与管理。第一部分：电力电缆热行为的基础理论与模型构建本部分为后续高级分析奠定坚实的理论基础。首先，详细回顾了电缆内部和周围介质的热传导、对流和辐射机制。重点分析了电缆自身的发热源——导体电阻损耗（$I^2R$）、绝缘层介质损耗（$ andelta$）以及护套和铠装层中的涡流损耗和环流损耗。核心内容包括： 1. 电缆热路模型（Thermal Circuit Model）的精细化：详细阐述了如何将复杂的电缆结构转化为等效的电阻-电容网络。传统模型通常采用恒定的热阻参数，但本书强调，在环境条件剧烈变化的工况下，必须考虑土壤热阻率、外部覆盖物热特性随温度和湿度的动态变化。引入了多层结构热阻的解析与数值计算方法，特别关注了电缆与周围填充材料界面处的接触热阻对整体散热效率的影响。 2. 瞬态热响应分析：强调了电力系统负荷的波动性，要求电缆具备快速响应环境温度变化的能力。本章介绍了利用有限差分法（FDM）和有限元法（FEM）求解瞬态热传导方程，精确模拟短时超载或突发事件引起的温度尖峰。分析了电缆热惯性对短期容许电流（短时过载能力）计算的决定性作用。 3. 介质材料的热电特性耦合：探讨了电缆绝缘材料（如XLPE, EPR, 或交联聚乙烯）的温度依赖性。随着温度升高，材料的介电常数和损耗角正切会发生变化，这不仅影响了介质损耗的大小，也影响了热量在绝缘层内的分布。对高温下绝缘材料老化速率的预测也进行了初步的理论探讨。第二部分：不利热环境的特性分析与参数化建模 “不利热环境”是本书的核心研究对象，它并不仅仅指高环境温度，而是一个涵盖了复杂热边界条件和介质特性的综合概念。重点关注以下几类“不利环境”的量化： 1. 土壤热特性的不确定性与波动：实际土壤的热阻率（Thermal Resistivity, $ ho_T$）受含水率、容重和温度的显著影响。本书提供了一套实地勘测数据分析方法，用于确定工程设计中最保守的土壤热阻参数，并提出了基于地质模型的土壤热阻率空间分布预测模型。 2. 密集敷设下的相互热干扰（Thermal Mutual Heating）：在城市地下管廊或电缆沟中，多条电缆并排敷设时，相邻电缆散发的热量会叠加，显著提高彼此的工作温度。本部分详细推导了考虑多源热激励的叠加原理，并发展了针对不同敷设几何（并排、三角形、垂直堆叠）的热干扰修正系数。引入了基于CFD（计算流体力学）的局部微环境温度场模拟，以克服传统简化模型的局限性。 3. 高温外部条件的影响：针对暴露于高环境温度（如沙漠地区或靠近工业热源）的电缆，分析了对流和辐射换热对电缆表面温度的贡献。提出了考虑辐射换热系数随表面黑度变化的动态模型。第三部分：电缆载流量的精确计算与热安全裕度设计基于前两部分的精确热模型，本部分转向实际的工程应用——载流量（Ampacity）的确定与优化。 1. 交流/直流电缆的差异化热分析：针对交流（AC）电缆，载流量的限制主要由导体损耗、屏蔽层涡流损耗和铠装层感应电流损耗共同决定。直流（DC）电缆虽然无涡流和环流损耗，但其绝缘层长期承受的电场应力与温度直接相关。本书分别给出了AC和DC电缆在不同敷设方式下的载流量计算流程图和验证案例。 2. 容性载流量校正因子：针对电缆在特定环境温度下运行的长期热稳定要求，提出了基于IEC/IEEE标准的载流量修正方法。特别地，探讨了在热阻率偏高的“热点”区域，如何应用降额系数（Derating Factor）来确保系统可靠性。 3. 优化电缆选型与敷设：提供了基于成本-可靠性权衡的决策支持工具。例如，在高热阻土壤中，采用填充高导热材料（如膨胀珍珠岩混合物）替代原有土壤的经济效益分析，以及对不同类型金属护套（铝、铅、铜）在不同埋深和间距下的热性能对比。第四部分：先进监测、诊断与热管理策略现代电力系统要求对电缆健康状况进行实时监控，以应对突发的热失控风险。 1. 分布式光纤传感技术（DTS）的应用：详细介绍了利用拉曼散射原理，通过光纤实时测量电缆全线温度分布的技术。重点阐述了如何将DTS数据输入到动态热模型中，实现对电缆热状态的“数字孪生”监控。 2. 基于温度的在线载流量管理（TOCAM）：提出了一种区别于传统基于额定电流的运行策略。在TOCAM框架下，电缆的实际承载能力动态跟随环境温度变化，允许系统在不影响长期寿命的前提下，最大限度地利用电缆的瞬时热裕度，从而提高电网的运行灵活性和输电效率。 3. 主动冷却技术评估：对于高压大容量直流输电或城市核心区超高压交流输电，被动散热可能不足。本书对迫裂式强制通风、液体循环冷却（如油冷、水冷）等主动冷却技术的热力学效率、运行能耗和维护成本进行了深入的工程经济性评估。本书面向对象：电力系统工程师、输变电设备设计人员、电缆制造商的技术研发人员，以及从事电力工程热力学和电磁兼容性研究的高年级研究生和科研人员。通过系统学习，读者将能够掌握在最苛刻的热力学约束下，设计、运行和维护安全可靠的电力电缆系统的关键能力。