重磅升级 | CYMCAP 9.0提升了复杂电缆安装中进行精确载流量计算的建模能力

CYMCAP 9.0是9系列中的第一个版本，也是我们Brightlayer Utilities套件的宝贵补充，它通过创新工具扩展了软件组合，使工程师能够在复杂电缆安装中进行精确载流量计算的电缆项目中获得新的建模能力。

CYMCAP 9.0引入了CYMCAP 3D Modeling附加模块，这是一种尖端工具，可以对复杂的电缆安装进行三维热分析。它允许对非标准电缆几何形状进行建模，这些几何形状在多个电路以不同角度相互交叉的拥挤区域非常常见。此外，它还可用于分析电缆弯曲、电缆深度和倾斜度的突然变化所产生的影响。

CYMCAP 9.0提供了一种新的Advanced tunnel modeling附加模块，该模块具有扩展功能，可对安装在通风隧道中的随机几何排列的多条不同电缆的稳态载流量进行建模和计算。

CYMCAP 9.0还带来了新功能和扩展功能，旨在提升用户体验。包括short-circuit rating附加模块性能增强、电缆交叉可视化的新视图、图形用户界面增强、新教程等。

新CYMCAP 3D Modeling附加模块

支持当前标准载流量计算方法的主要假设之一是电缆敷设条件在很大范围内保持不变。这一假设将分析简化为二维问题，其中热量主要从导体径向传递到环境中。然而，安装在变电站附近拥挤区域的电缆可能涉及多个电路交叉或改变方向（或深度）以避开障碍物。这些复杂的电缆装置通常不在电缆载流量计算标准中所述方法的范围内。

在缺乏复杂电缆安装的明确方法的情况下，一些公司使用保守的方法，可能包括假设电缆平行运行或引入降额系数，以保持结果的安全性。另一种常见的做法是忽略有问题的部分，错误地认为与整个电路长度相比，短路部分的影响微不足道。

使用完整的有限元软件对安装进行建模也是一种可能的选择。然而，这种方法需要深入了解电缆的热行为和强大的建模技能。有时，安装的复杂性会使这一过程变得极其困难或效率低下。

CYMCAP 3D Modeling模块（CYMCAP/3DM）是一个可选的附加模块，可实现三维热分析，允许用户在温度模式下对复杂的电缆布置进行稳态分析。它可以处理非平行的复杂电缆几何形状，并对弯曲、电缆深度和倾斜度的突然变化或这些因素的组合所产生的影响提供有价值的见解。

主要优点

效率和生产力：CYMCAP/3DM旨在简化复杂电缆装置的建模过程。只需几步，几分钟内就可以完成您的模型，从而实现快速原型设计和迭代设计过程。

可靠性和验证：CYMCAP/3DM已通过全有限元软件的严格验证。它已得到该领域国际专家的测试和认可，确保了所提供结果的可靠性。

与标准的一致性：该方法以载流量计算国际标准中描述的现有方法为基础。此外，当遵循IEC标准60287中描述的方法时，结果与平行和单交叉电缆的结果一致，同时也提供了超出标准范围的新计算。

为了在3D建模装置中进行载流量计算，将每根电缆细分为小的组件(点源)，考虑同一电缆内和同一装置中跨不同电缆的组件之间的电气连接和热相互作用。迭代方法计算每个组件产生的温升和在周围介质中消散的热量，直到系统达到收敛。复杂交叉情况下三个不同电路的三维和俯视图。

亮点功能

• 对具有多个地下回路的复杂电缆交叉点进行精确的温度计算。

• 利用弯曲角度和倾斜度等弯曲几何形状的3D表示来理解电路变化的方向。

• 加深了解，避免短路段产生的潜在问题，例如电缆深度的突然变化，以避免路线中的障碍物。

• 处理各种类型的电缆，包括单芯、三芯、交直流等。

• 电缆可以直接安装在土壤中或管道中。

• 在管道中填充空气或水以及膨润土等固体管道填充材料的支撑电缆。

• 精确识别热瓶颈并获得每根电缆的温度分布。

• 包括了土壤干燥效应。

• 在同一环境中支持多条不同的电缆。

结果

CYMCAP / 3DM包括一个完整的报告，提供了每个电缆较热点的中间计算值的完整可见性，以及电缆系统中主要组件达到的温度的详细信息。

CYMCAP/3DM提供了多个电路的温度分布的图形表示。用户可以选择获取电缆主要部件：导体、金属护套、铠装或电缆表面的温度随长度变化的函数。

主视图和报告中清楚地显示了每个电路的较热点位置和较高温度。

注意事项和限制

• 土壤表面被假设为恒温，那么近地表的热力断面是不允许的。

• 假设土壤是均匀的，不知道多个土层。

• 不允许进行瞬态和循环加载模拟。

• 热段的较大尺寸为200米。

• 在电路中假定屏键合在整个长度上是相同的。

• 9.0版本不支持每相多条电缆和管道型电缆（预计2024年推出）。

新Advanced tunnel modeling附加模块

新Advanced tunnel modeling (CYMCAP/ATM)附加模块为安装在不通风隧道中的电缆提供稳态温度和载流量、循环负载、应急额定值和瞬态分析。此外，它还为安装在通风隧道中的随机几何布置中的无限数量的不相同（不等负载）电路提供稳态载流量分析。

不通风隧道的突出特点包括：

• 多种安装方法的建模：

1）铺设在地面上

2）挂在墙上或支架上

3）放置在梯架或电缆槽中

• 电缆和电缆组可以是单芯或三芯；单芯电缆可以以扁平形式（垂直或水平）或三叶布置。

• 三芯单相电路的建模。

• 使用日、周和年负荷因子进行循环加载，并计算非通风隧道配置中的紧急评级。

通风隧道的突出特点：

• 对水平隧道中随机几何排列的单芯电缆的无限数量电路进行建模。

• 在计算中考虑隧道壁（厚度和热阻）和空气（风速）的影响。这些因素会影响隧道内的热行为。

• 提供隧道散热的图形表示。这种可视化有助于评估通风系统的有效性。

• 考虑沿隧道内空气的纵向热流。

• 支持圆形和矩形隧道形状。

• 单相电路建模。

• 考虑电缆、隧道内空气和隧道壁之间的辐射和对流产生的传热机制。此外，还应考虑隧道壁和土壤中的传导效应。

• 提供每条电缆主要部件、隧道内空气和隧道壁的温度分布的图形表示和专用报告。这些轮廓是它们沿通风隧道位置的函数。

具有多个（不等负载）不同电路的通风隧道中的电缆。

注意事项和限制

不通风隧道

• 此安装仅支持同等负载（相同类型）的电缆。

通风隧道

• 在具有单一电路结构的通风隧道中，电缆的隧道壁效应是可选的。在这种情况下，CYMCAP采用IEC标准60287 2 - 3的CDV版本所描述的方法。

• 不支持循环和瞬态分析。

• 电缆支撑系统（支架、托盘等）产生的影响被忽略。

• 9.0版本不支持三芯电缆（预计2024年推出）。

• 9.0版本不支持稳态分析中的温度模式（预计2024年将推出）。

引擎功能增强

Short-circuit rating module

• 在运行短路分析时，性能得到了明显的提升。现在，与以前的版本相比，获得具有多个短路值的电缆损坏曲线的速度快了10倍。

• 具有第二层铠装的电缆的电缆损伤曲线现在在短路额定值计算中得到支持。

Submarine cable installations module: Transient simulation

通过海底电缆安装附加模块，现在支持对安装在淤泥中的电缆进行瞬态分析（应急计算）。

图形用户界面（GUI）增强

About CYMCAP介绍对话框

CYMCAP 9.0引入了一个新对话框“About CYMCAP”，可从“帮助”菜单中获得。此对话框提供基本信息，包括：

• 许可证中包含的可用模块。

• 每个模块的到期日期。

• 内部版本和版本详细信息。

• 开源软件组件。

启动软件时显示的介绍对话框也会更新。

电缆交叉模块：新3D View

CYMCAP 9.0引入了Circuits Crossing（CYMCAP/Xing）模块的新视图，使用户能够获得增强的安装可视化效果。该新工具包括缩放、旋转调整、高程控制、视角变化、线条尺寸定制等功能。此外，它还提供了在三维视图、俯视图和侧视图之间切换的选项。

Help菜单中的新教程

CYMCAP 9.0提供高级支持，引入了新的教程，旨在帮助新用户熟悉该工具并加快他们的学习过程。

其他常规增强功能

引擎

• 在瞬态模拟中检测到收敛问题时，改进了误差。

报告

• 改进了用户未提供Feeder ID值的情况下的逻辑。如果用户未提供Feeder ID字段，则该字段将不再显示在报告中。

• 修正了将报告中显示的磁效应系数定义为自定义值时出现的错误。

• 针对套管内有管式电缆的特定情况，修正了报告中显示的与温度错误有关的错误。

• 改进了对短路报告中包含的内容的描述。

• 修复了Excel常规摘要报告中不可读的行。

• 海底电缆安装：修复了J型管报告中的一个拼写错误。

• 将对话框标题改为有意义的标题，以反映现在直埋/地埋电缆/管道电缆作为一种安装方式在一起工作。

图形用户界面

• 重新组织了安装菜单，对安装过程进行了更好的描述。

• 在首选菜单中的新选项中引入用户定义的较大绝缘温降默认值，以便在HVDC电缆安装和启动高压直流分析时使用。

• Multiple duct banks and backfills module: 修正了在点击按钮“上一个管道组”或“下一个管道组”后，或通过组合框更改管道组选择时产生的坐标（X，Y）刷新问题。

• 在从电缆库创建新电缆时使用“默认尺寸”按钮时，无论电缆类型如何，默认敷设长度都将计算为以前直径的10倍。

• 添加了一个验证，在任何HVDC电缆的较大绝缘温降定义为0.0的情况下显示错误消息。

• 从现在起，当安装中没有HVDC电缆时，“分析”菜单中可用的高压DC分析选项将变灰。

• Cables crossing module: Cables Crossing Module现在可以更好地验证在相同深度相互交叉的电路。如果在计算过程中检测到这种情况，将显示一条警告消息，停止该过程并建议客户解决该问题。

• Cables in tunnels: 在隧道中安装的电缆中引入额外的托盘或机架有时会导致崩溃。现在实施了该修复程序，用户可以期待更高的稳定性，防止在不通风的隧道中编辑电缆时出现任何进一步的意外崩溃。

• 修复了从头开始创建新研究、添加一根电缆并单击顶部菜单“分析”时发生的“变量索引超出范围”错误。

• 改进了用户创建电缆时在电缆ID中包含特殊字符的行为。

• 从现在起，在包含直流电缆的安装中进行计算后，将禁用磁场计算。

• Cables in air: 当用户为空中电缆组（电缆排列1、2、9和0）选择具有水平电缆的IEC图像时，较新的增强功能会禁用垂直距离输入框。这一改进简化了输入过程，确保用户只需关注其特定电缆配置的相关参数。

• Multiple duct banks and backfills: 在创建多个风管管组时提高了应用程序的稳定性。创建MDB安装并添加将自定义材质设置为默认材质的标准管道组时，出现“无效参数”错误。

• Multiple duct banks and backfills: 提高了创建多个风管组时应用程序的稳定性。修复了在使用安装中的单个回填创建新MDB安装并随后将其删除时出现的“无效参数”错误。

• 在热源对话框中，X和Y位置的小数个数以及直径都有所减少。这种改进保证了更干净、更简洁的输入，使用户更容易*准确的数值。

• 在MDB / MCAS模块中添加了一个从安装层删除后的刷新。

• Multiple casing: 解决了MCAS模块在水下安装增加新层时出现的错误，即对套管井下配置进行了非预期的更改。

• 在具有双铠装的电缆中，引入了一种新的功能。当您为第一个护甲选择自定义磁力线选项时，您现在也可以为第二个护甲选择相同的选项。

• 在暂态分析中加入了额外的验证，以防止在安装中至少有一根电缆是高压直流电缆的情况下进行仿真。此前，在计算过程中显示了一个通用的警告消息。现在，更多的信息内容和特定的上下文信息将适当地指导用户。

参考文献

H. Brakelmann and G. J. Anders, "A New Method for Analyzing Complex Cable Arrangements," in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 37, no. 3, pp. 1608-1616, June 2022,

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