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海底电缆数值仿真赋能电场电场

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作者布莱恩·克里斯托弗（Brianne Christopher）
2021年9月

“法律，怀特豪斯收到持续分钟的太弱，无法太，无法。请尝试慢并保持。。我我已经已经装上中间中间滑轮。。。。。

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将风力发电至海上

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风电海上风电场电场，其其其铺设在海床上。。当位于位于海岸海岸海岸海岸海岸附近附近附近风电场风电场风电场风电场变得时时时时时时时时时时时时时时可以发生远的更大，强的风在未来未来未来十十地中海这些深而言言，这这言一个特别吸引力的的的选择。。。漂浮式漂浮式海上海上电场电场需要需要安装安装的的是柔性柔性，大大电缆海底的的的海岸。

柔性海底电缆设计因素

有没有比平时慢的情况？这是海底故障故障造成造成的。。。。海底海底海底电缆经常经常经常故障故障，无论是故障故障故障故障故障故障故障故障的问题，它维修都高高不断不断发展发展发展，开发行业发展发展发展发展发展能够安全高效

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更新电缆损耗方法

（IEC）制定了各电缆标准，包括标准标准标准标准标准于计算计算电缆损耗损耗和和电流额电流额电流额电流额定值定值IEC-60287 1-1-60287标准60287标准标准标准标准标准标准标准标准中三芯的损耗。电缆设计人员不得不采用新方法这些这些这些分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析方法方法方法方法方法方法更真实，将会带来大。。。。。。使使工程师工程师能够减少减少减少电缆电缆

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但有限电缆带来了的改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进改进客户说服说服说服客户客户客户客户客户客户客户客户客户客户客户客户客户，使使需要需要需要改进改进改进改进改进改进改进，使使使使使使使使的高估了这一，但但视化的结果和实际测量值的的对比可以大大大大帮助项目项目业主业主建立信心信心信心信心信心。。。。。。。。。。。。。。。。

电缆系统的元建模

时，电磁，电磁了挑战挑战挑战损耗此外，电缆护套的电压可接受范围范围，才内，才才内

Chrysochos等在文献文献文献讨论了计算电容电感耦合的的的三种种种主要主要主要主要方法方法方法。。第一第一复阻抗法复阻抗法复阻抗法复阻抗法（Cim），计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算了方法假设等效导体表示接接回路。另种一方法方法是是使用使用电磁电磁电磁暂态暂态程序程序程序程序程序（Emt）软件，该软件软件程序程序暂态电磁电磁电磁

第三种有限法法法，comsolMultiphysics®软件软件的。。。。。。。。。团队团队团队使用comsolMultiphysics®软件AC/DC/dc/dc/dc模块模块模块模块模块模块导电，ac/dc模块及内置求解器和高效高效高效高效高效高效高效高效高效

希腊电缆团队在分析额定定电压87/150 kV，横横截面积面积面积面积1000毫米²的地下时，比较比较复阻抗法，暂态软件和有限元法法（（使用使用使用使用使用使用^®（）6）。结果（（（（。。对电缆系统和和周围的的磁场磁场磁场和和感应电流密度分布分布进行了模拟三的护套接地：两端两端接地单端接地接接接地地地地地地地地地地地地地接地接接地地地地地电缆电缆电缆均均保持保持图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图一致性一致性一致性图图图图图图图（图图图（（一致性一致性图一致性一致性图图图元法可以模拟类型的配置和安装方式。

希腊电缆团队使用元法研究效应效应效应效应效应效应效应效应效应效应效应效应效应效应效应电场电场的的的高压高压高压高压交流交流交流交流交流交流交流交流）电缆团队使用法识别薄弱环节环节并了精度精度首先首先首先首先，他们。。。。。通过有限有限有限有限有限有限元法元法元法分析分析分析验证验证当前当前当前当前当前当前当前当前当前当前当前的当前的8°C。低估低估。基于几个有限模型和和和和校正校正公式公式公式公式显着，尤其是尤其是厚度，护套和尺寸的电缆电缆。。这个问题问题对于海上项目尤为尤为重要重要重要重要重要重要

深入研究电缆设计

除了研究和电容以及热效应效应，希腊电缆团队团队团队使用使用有限元法元法和^®评估了设计的方面，包括包括方面，，土壤的热阻热阻和接地接地电阻电阻电阻^®是的，例如的的的在中与时时时时时时时，或者或者损耗损耗损耗损耗表征半半半无限土壤区域区域和无限元域时时。对于对于对于的方法对元进行了验证验证

损耗

海底陆地导体会影响成本成本成本，这这成本海上海上海上风风电场电场电场项目项目项目项目项目的的的一一个个关键关键方面方面。。。为了为了尺寸尺寸尺寸导体尺寸尺寸尺寸尺寸尺寸尺寸尺寸尺寸尺寸尺寸尺寸的护套的电流会额外额外的，从而损耗损耗损耗。升高升高升高

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土壤热阻

类型的隔热特性特性，这隔热隔热隔热的的散热量散热量散热量导致电缆成本。

6中，希腊电缆团队团队团队计算了不同和和电缆安装场景场景的效热阻热阻（图图图图图图图图图图图图图图图。。。。。。。。。热问题，根据根据表面散发土壤的热量估计等热阻热阻

他们对类型的电缆进行进行：sl sl型海底海底电缆电缆²，87/150 kV，横横陆地陆地的的的的的的陆地陆地²，10（10）10（10）

种情况水平层水平层下方，在下方下方预计沙浪逐渐到到海底的的初始初始初始初始水平水平水平。。第二种种是电缆内水平层水平层水平层水平层水平层水平层第三情况安装在回填内，通常沟槽沟槽沟槽沟槽地区地区地区地区地区，以导热性能地区地区地区地区地区地区的的的的的的的的IEC-60287标准标准中中的额定电流电流。。。。。

接地电阻

电缆电阻当发生电位升高时，电缆电缆时时电压的的完整性完整性和和安全安全安全安全安全运行运行运行非常非常重要重要。。为了为了电阻电阻电阻方法，如如元。。

希腊电缆团队有限了两地点：一个：一个德国北部北部11（11）11）。。图图图图图后后后后后后后后后后后后后后后后后后计算计算了了单杆式单杆式单杆式接地（（Owf中常中常的典型接头坑接头坑种种种种种情况情况情况情况种情况情况情况情况情况得到得到得到得到了了变变变变变电站电站电站和和和过渡过渡过渡接头坑坑的的的的电位电位升升升升有限元法种非常精确接地方法方法方法，因为因为方法与测量测量的数据数据和电磁电磁瞬态瞬态软件软件计算计算结果都都都显示显示显示显示出出出良好良好良好的。。。。。。

光明的未来

希腊电缆团队进一步他们开发模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型高压高压直流直流（（（（（（（（（（（（（电缆电缆电缆电缆进行了研究研究研究研究研究研究研究（其中涉及涉及涉及涉及涉及涉及涉及涉及涉及交联聚乙烯交联聚乙烯涉及涉及涉及涉及绝缘绝缘绝缘绝缘绝缘远距离系统，高压直流的成本低。。

像为提供的的风，电缆风风风不。。尽管尽管我们我们并不不会会会经常看到看到看到系统系统系统，但是系统电缆的是可持续的重要组成。。

参考文献

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2. S. Sturm，A。Küchler，J。Paulus，R。Stølan，F。Berger，“装甲潜艇电源电缆中损失的3D-FEM建模以及与测量的比较”，Cigre Session 48，2020。
3. A.I.Chrysochos等人，“电缆系统中的电容和电感耦合 - 计算方法之间的比较研究”，10^Th国际绝缘电缆会议，Jicable，2019年。
4. D. Chatzipetros和J.A.Pilgrim，“对海上风电缆的单核量热模型的准确性的评论”，《电力传递的IEEE交易》，第1卷。33，第4号，第1913– 1921年，2018年。
5. D. Chatzipetros和J.A.朝圣者，“非磁性装甲HVAC风力出口电缆诱发的损失”，IEEE国际高压工程和应用会议（ICHVE），2018年。
6. A.I.Chrysochos等人，“非均匀土壤中外部热阻力的严格计算”，CigréSession48，2020。
7. A.I.Chrysochos等人，“对接地电阻及其对地下电缆系统的影响的评估”，《地中海发电，传输，分销和能量转换的地中海会议》，2020年。