[发明专利]基于长垂直封闭母线自然热压的热平衡温差控制方法

说明书

技术领域

本发明属于水利水电工程机电技术领域，具体地指一种基于长垂直封闭母线自然热压的热平衡温差控制方法。

背景技术

大型地下电站长垂直封闭母线温度分布和散热问题是母线运行安全的保障。随着国内水电工程迅猛发展，长垂直离相封闭母线(IPB)在地下水电站中的应用也越来越广泛，但是对不同容量和垂直高度的IPB，没有相关设计、制造标准或规定。各地下水电站的冷却方式依靠自然通风冷却。例如彭水水电站、水布垭水电站，其封闭母线额定电流分别为14kA、16kA、上述水电站长垂直IPB均为一机一洞引出方式，分别采用自然通风、强迫通风的方式满足IPB热平衡要求。随着地下电站长垂直封闭母线额定热流量的增大以及布置方式的复杂化，仅靠自然通风是否仍然符合IPB的热平衡要求需要进行具体计算后判断。

根据国家标准，离相封闭母线在额定工况运行时应满足温升要求，采用铝材时，其导体允许最高温升为50K，外壳允许最高温升为30K，环境温度为40K。需特别指出的是，无论是水平还是垂直布置的母线，国家标准都没有给出母线沿长度方向温度差的规定。但根据封闭母线的制造经验，当母线沿长度方向温度差大于一定程度时，就会影响母线结构设计。为了达到母线安全运行要求，在母线各部位的外壳、导体温度低于国标规定的同时还应相对均衡，尤其是长垂直离相封闭母线，更是如此。然而目前关于自然热压条件下，对应不同热源强度参数下母线在垂直段长度方向上的温度控制的研究属于空白。

发明内容

为了解决目前国家标准没有给出母线沿长度方向温度差的规定，而在母线各部位的外壳、导体温度低于国标规定的同时还应相对均衡的问题，本发明提供一种基于长垂直封闭母线自然热压的热平衡温差控制方法。

为实现上述目的，本发明所设计的基于长垂直封闭母线自然热压的热平衡温差控制方法，其特殊之处在于，长垂直封闭母线内温差ΔT与热源强度q、母线垂直高度H满足关系式：

ΔT＝a₁+a₂*H+a₃*q+a₄*H²+a₅*q²

其中：a₁为第一系数，a₂为第二系数，a₃为第三系数，a₄为第四系数，a₅为第五系数。

优选地，所述热源强度q的计算公式为：

q＝Q_S/[S_Q－π*(D_L²/4)*n]

其中，Q_S为竖井高度方向发热量，S_Q为竖井有效散热截面积，D_L为母线外壳外径，n为竖井内母线组数。

优选地，当所述热源强度q的取值范围为150W/m³≤q＜260W/m³、母线垂直高度H的取值范围为60m≤H＜100m时，所述第一系数a₁的值为﹣8.3399，所述第二系数a₂的值为0.18336，所述第三系数a₃的值为0.4559，所述第四系数a₄的值为6.7559×10^﹣4，所述第五系数a₅的值为7.7898×10^﹣6。

优选地，当所述热源强度q的取值范围为260W/m³≤q＜400W/m³、母线垂直高度H的取值范围为60m≤H＜100m时，所述第一系数a₁的值为14.5349，所述第二系数a₂的值为0.01656，所述第三系数a₃的值为0.1521，所述第四系数a₄的值为2.9100×10^﹣4，所述第五系数a₅的值为﹣6.3164×10^﹣6。