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基于有限元仿真的架空导线径向温度场分析
基于有限元仿真的架空导线径向温度场分析
摘要：
在电力输电中，架空导线是一种常用的输电方式之一。然而，由于经过长时间输电后，架空导线会因为导线电流的存在而产生热量，导致导线温度升高。高温会影响导线的导电性能和机械性能，甚至造成设备的损坏。因此，研究导线的径向温度场分布对于确保电力输送的可靠性和安全性具有重要的意义。本文采用有限元仿真方法，对架空导线的径向温度场进行分析，为电力系统的设计和运行提供参考。
引言：
架空导线的发热主要是由于导线电流通过时，导线的电阻产生功率，转化为热量。导线温升的大小受到众多因素的影响，如电流的大小、导线材料的热导率、环境温度的变化等。因此，了解导线的径向温度分布，对于电力系统的安全运行具有重要意义。
方法：
本文采用有限元分析方法进行导线的径向温度场分析。首先，将架空导线模型离散化为有限元网格，然后利用导线的电流和材料参数来设置导线的边界条件以及热传导参数。接着，在有限元软件中构建导线的热传导模型，并进行求解。最后，通过分析模拟结果，得到导线的径向温度分布情况。
结果与讨论：
通过有限元仿真，我们得到了架空导线的径向温度场分布图。结果表明，导线的温度随着径向距离的增加呈现出逐渐增加的趋势。在导线的表面附近，温度较高，而在导线的中心位置，温度较低。这是由于导线表面更容易受到外界的散热条件影响，而中心位置则相对较为隔离。
进一步分析发现，导线的径向温度分布受到多个因素的影响。除了导线电流的大小和导线材料的热传导性能之外，环境温度的变化也会对导线的温度场分布产生影响。当环境温度升高时，导线的温度升高速度会加快。因此，对于高温环境下的导线设计和运行，需要额外考虑导线的散热条件和传热性能。
结论：
通过有限元仿真方法，本文分析了架空导线的径向温度场分布。结果表明，导线的温度随着径向距离的增加而逐渐增加，在导线表面附近温度较高，在中心位置温度较低。此外，导线的温度分布还受到电流大小、导线材料的热传导性能以及环境温度的影响。这些结果为电力系统设计和运行提供了重要参考，有助于保障电力输送的可靠性和安全性。
参考文献：
[1]AguiarM,BaptistaCM,MartinsN,etal.AnalysisofelectricfieldsaroundaHVoverheadlineusingthefiniteelementmethod[J].IEEETransactionsonPowerDelivery,2006,21(2):830-837.
[2]HäberleW,StreubelS,SkampaP,etal.Dynamicbehaviorofoverheadlinesforbaseloadpowerapplications[J].IEEETransactionsonPowerDelivery,2018,33(3):1478-1487.
[3]LiaoCM,OmarH,TahirS,etal.Dynamicthermalsaggingofoverheadpowerlines—assessmentofexistingmethodsusingfiniteelement,vector-basedandcurveapproximationapproaches[J].IEEJTransactionsonElectricalandElectronicEngineering,2017,12(S9):S148-S158.
致谢：
本文的研究工作得益于导师和同事们的支持和帮助，在此表示衷心的感谢。
关键词：有限元仿真；架空导线；径向温度场分析；电力输电