Abstrakt

Niniejsza rozprawa doktorska przedstawia analizę obciążalności prądowej długotrwałej przewodów elektroenergetycznych na przykładzie linii kablowej niskiego napięcia YKY 35 mm2. Analizę obciążalności przeprowadzono w programie ANSYS Fluent, wykorzystującym numeryczną mechanikę płynów (ang. Computional Fluid Dynamics, CFD). W analizach obciążalności prądowej długotrwałej przewodów (kabli) elektroenergetycznych uwzględniono następujące czynniki: prędkość i kierunek wiatru, wpływ promieniowania słonecznego, geograficzny kierunek ułożenia przewodów elektroenergetycznych, rezystywność cieplną gruntu oraz wybrane sposoby ułożenia przewodów elektroenergetycznych. W badaniach rozpatrzono ułożenie przewodów elektroenergetycznych w gruncie oraz w powietrzu. Rozprawa zawiera omówienie podjętej tematyki, w tym szeroki przegląd literatury, omówienie podstaw teoretycznych związanych z wymianą ciepła, opis modelu numerycznego przewodów, wyniki symulacji oraz wnioski. Wykazano, że prędkość i kierunek wiatru oraz nasłonecznienie mają kluczowy wpływ na obciążalność prądową długotrwałą kabli elektroenergetycznych. Zaproponowano metodę poprawy obciążalności prądowej długotrwałej linii kablowej narażonej na działanie promieniowania słonecznego. Metoda ta wykorzystuje intensyfikację konwekcji swobodnej, która zachodzi w rurze osłonowej odpowiednio skoordynowanej z umieszczonym w niej przewodzie (kablu). Powstaje wtedy tzw. efekt kominowy związany z różnicą gęstości powietrza spowodowaną różnicą temperatur: powietrza w rurze osłonowej (analogia komina) oraz otaczającego powietrza. W wyniku zastosowania tego typu rozwiązania uzyskano poprawę/zwiększenie obciążalności prądowej długotrwałej przewodu (kabla) elektroenergetycznego nawet o około 30% w porównaniu z jego obciążalnością dla ułożenia w powietrzu, gdy nie występuje nagrzewanie promieniowaniem słonecznym. Przeprowadzone analizy tej intensyfikacji konwekcji swobodnej wykazują istnienie średnicy rury osłonowej, dla której konwekcyjna wymiana ciepła pomiędzy przewodem (kablem) a otoczeniem jest najefektywniejsza.

Autor (1)