对于隧道中敷设的铝合金铝芯电缆,其散热方式包含热传导、热对流和热辐射三种。其中铝合金铝芯电缆本体各层材料之间的热量以热传导的方式进行传递;由于隧道空间相对较大,且为保证工作人员的正常工作及带走铝合金铝芯电缆产生的热量,隧道中通常配有通风系统,因此隧道内通过空气热对流的方式进行热量传递,且为强制对流;隧道壁面与铝合金铝芯电缆表皮之间一般存在温差,因此二者之间存在热辐射,但是由于空气的强制对流作用,通常热辐射对铝合金铝芯电缆温升影响较小,可忽略不计。
铝合金铝芯电缆敷设的隧道是位于地面下15米至20米的位置,因此地面温度及热扩散系数的改变对隧道内温升影响很小,在分析铝合金铝芯电缆隧道传热过程中为简化计算,可通过改变隧道内入口处空气温度,进而分析铝合金铝芯电缆温升状况。
通过 COMSOL. Multiphysics对隧道内“品”字型敷设的铝合金铝芯电缆进行电-热一流耦合场仿真,并对空气流速、铝合金铝芯电缆温度进行了分析,得出以下结论:
a)在隧道温度不同的情况下,隧道内空气最大流速均据入口处风速有不同程度变化,且随着入口风速的增加,隧道内空气最大流速增加较大。
b)在相同载荷情况下,当铝合金铝芯电缆人口处温度相同时,入口处铝合金铝芯电缆各层温度相差不大。当隧道内风速越大时,铝合金铝芯电缆最高温度越低,且越利于铝合金铝芯电缆向周围环境散热。
c)随着外界环境温度的升高,铝合金铝芯电缆各层温度不断升高,由于随着空气流动不断带走热量,出口处铝合金铝芯电缆线芯温度明显高于入口处温度且随着风速的提高,有利于远距离处铝合金铝芯电缆散热。降低铝合金铝芯电缆各层温度,从而提升载流量。对于增加已建线路输送容量和降低新线路的建线投资,具有现实的经济意义。