地中送配電ケーブル導体温度モデルに基づく系統潮流マネジメント手法の開発

基于地下输配电电缆导体温度模型的系统潮流管理方法开发

基本信息

批准号：
21K04965
负责人：
杉原英治
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

絶縁電線・ケーブルの許容電流は、絶縁体の劣化の観点から導体温度に基づき定められており、導体や絶縁体の温度変化には熱的慣性があることから、急峻な電流変化に対して時間遅れを伴って導体温度は変化する特徴がある。本研究課題では、まず低圧配電ケーブルに着目し、絶縁電線の導体温度を推定するための熱等価回路モデルを構築し、数値シミュレーションにより等価回路中の熱抵抗の妥当性を評価するとともに、実験ではステップ電流変化に対するケーブル表面温度の過渡応答を測定し、熱容量を含めた等価回路モデル全体の妥当性を検証した。構築した熱等価回路モデルを用いて、太陽光発電の出力変動を想定した電流変化を用いて導体温度の時間変化を評価した結果、通電電流の変化に比べて導体温度は、ある一定の時間遅れを伴って上昇することを確認した。従来の常時許容電流値（定格電流）を送電容量制約として用いた場合と比べて、導体温度に上限制約を課した場合、太陽光発電出力を想定した通電電流の抑制量がどの程度変化するかを定量的に明らかにした。また、高圧配電ケーブルとして用いられている絶縁電線を対象として、熱等価回路モデルを構築し、妥当性を検証した。電動車両等への充電電流を想定し、ステップ上に電流が変化した場合の熱時定数を評価するとともに、太陽光発電の出力変動を想定した場合の出力抑制量を評価した。さらに、架空送電線や架空ケーブルの場合、対流による冷却効果が導体温度に影響を与えることから、有限要素法を用いて電線周辺の風速や風向角が架空送電線の導体温度に与える影響について基礎的検討を行った。

绝缘电线和电缆的允许电流是根据导体温度从绝缘体恶化的角度确定的，并且由于导体和绝缘子的温度变化具有热惯性，因此导体温度随时间延迟而响应突然的电流变化而随时间延迟而变化。在本研究主题中，我们首先专注于低压分布电缆，并构建了一个热等效电路模型，用于估计绝缘电线的导体温度，并使用数值模拟评估了等效电路中热电阻的有效性。此外，在实验中，我们测量了电缆表面温度对步骤电流变化的瞬态响应，并验证了整个等效电路模型（包括热容量）的有效性。使用构造的热等效电路模型，使用假定会因太阳能发电而变化的电流变化来评估导体温度中的时间变化，结果，与电流电流的变化相比，导体温度随着一定的时间延迟而上升。与常规案例相比，将恒定的允许电流值（额定电流）用作传输容量约束，我们定量阐明当对导体温度施加上限限制时，假定为太阳能发电的电流抑制量会发生变化。此外，为用作高压分布电缆的绝缘电线构建了热等效电路模型，并验证了有效性。假设电动汽车等的充电电流等于评估步骤的电流变化时的热时间常数，并且估计太阳能发电的输出波动时的输出抑制量。此外，在架空传输线和顶部电缆的情况下，对流引起的冷却效果会影响导体温度，因此我们使用有限元法对电线周围的风速和方向角度的风速和方向角的影响进行了基本研究。