关键词:
电缆隧道
通风
温度场
阻力
CFD数值模拟
摘要:
随着社会的进步以及城镇化步伐的推进,电力线路建设迅猛发展,为了配合城市规划的需要和视觉效果的美观,新敷设的高压电缆线路多采用地埋式电缆隧道的形式。在超高压电缆隧道内,电缆线路在运行过程中,时刻向周围散发着热量,使得隧道通道内的温度升高,而这直接影响着电缆的安全运行和使用寿命等多个方面。因此,为保证电缆安全平稳运行需要对隧道内温度进行控制改善。
本课题根据华东电力设计院的福建省福州地区高压输电电缆隧道项目。通过分析该电力电缆隧道内空气流动的特性以及电缆的发热情况,对电力电缆隧道构建合理的模型,采用CFD数值模拟软件进行研究。分别对不同直径电力电缆隧道内的通风换热情况、电力电缆隧道内高温区域分布规律以及相关通风阻力情况进行了模拟研究。针对电力电缆隧道内的高温区域分别提出了提高断面风速、增设局部送风口和增设隔板门三种改善方案,并就三种方案对高温区域的改善和控制效果进行了模拟分析。根据上述主要两个个方面的模拟研究,本课题得到以下主要结论:
(1)模拟发现四种隧道在和设计院共同确定的设计风量情况下,其隧道出口断面平均温度均不超过40℃,满足国家相关规范标准的要求;隔断门前后电缆区域中,并未出现气流死角导致的局部温度过高现象;隧道内温度较高的区域主要集中在电缆表面附近及电缆与电缆的间隔位置处,通过研究电缆间隔中心位置处的温度变化分析高温区分布规律;隧道阻力和通风速度、隧道支架和电缆数量布置呈正相关,在隧道阻力占比中,各隧道隔断安全门占比较大。
(2)在隧道高温区改善措施中,通过提高隧道断面风速,短距离小体量的电缆隧道电缆间隔处的温度增幅降低明显,电缆间隔处的最高温度能大幅回落,对于这样短距离小体量的隧道,不宜采用六次换气次数确定设计风量,而应采用保证一定断面风速来确定风量;当隧道中电缆间隔位置处增设局部送风口吹风和增加隔板门后,电缆间隔位置处的最高温度有所降低,考虑到隔板门会对隧道内人员通行带来不便,认为增设局部送风口改善电缆高温区域更为适宜;在三米直径电缆隧道内增设局部送风口时,研究了三种不同吹向情况下,确定出向后吹风方向对降低温度效果最好,为最佳吹风方向;模拟风口向后吹风时,对比不同出口风速下,单位风量对隧道电缆间隔位置处的降温效果,得到降温效率最好的风口吹风速度。