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电缆导体温度间接测量的方法研究.doc

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文档介绍:电缆导体温度间接测量的方法研究.doc电缆导体温度间接测量的方法研究
摘 要:针对电力电缆导体温度的测量,提出 了一种电缆导体温度间接测量方法。利用有限元法对 电缆温度场进行分析计算,获取不同载荷、边界条件 下的表面温度和导体温度的对应关系,再结合测量到 的表面温度即可间接得到导体温度。另外,针对电缆 中某些材料热参数难以确定从而影响温度场计算模型 准确性的问题,本文通过对电缆内部材料的热参数值 进行辨识以对模型进行校正。
关键词:电力电缆;导体温度;有限元;温度场 计算;参数辨识
DOI: 10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.239
0引言
近年来城市输电网中地下电缆逐渐取代架空线路, 其运行安全受到广泛关注。电缆导体温度过高将引起 绝缘材料加速老化,影响电缆使用安全、缩短电缆使 用寿命⑴。对电缆导体温度实时监测是提高运维效率、 保障输电安全的重要手段。
目前主要是通过在电缆内部埋设感温光纤等来对

导体温度进行直测,此种手段会破坏电缆结构。可由 较易测量的表面温度间接反演出导体温度。由电缆表 面温度预估导体温度对工程人员要求较高,且受外界 影响较大[2]。
本文提出了一种电缆导体温度间接测量方法,利 用有限元法对电缆温度场进行计算从而得到电缆表面 温度与导体温度的对应关系,再结合表面温度的测量 值即可间接得出导体温度。
1测量原理
针对某种类型电缆,根据其结构参数、材料热参 数、电缆表面的边界条件、负荷参数、初始条件,利 用有限元法对电缆温度场进行计算,根据分析结果归 纳出不同载荷、边界条件下表面温度与导体温度值的 对应曲线,再结合外表皮温度的监测值反演出导体温 度。
2电缆温度场的有限元计算
2.1温度场模型
本文以典型单芯HOkV高压电力电缆为例,由于 电缆线路与其直径相比可认为无限大,因此电缆温度 场可按二维温度场进行分析和计算。

电缆中,含内部热源区域的控制方程为:
(1)
无热源区域的温度控制方程为:
(2)
电缆外边界处为第三类边界条件,边界方程为:
(3)
式中,。指电缆的对流换热系数,W/m2/K; Tf 指空气温度,Ko
2.2温度场求解
采用三角形单元计算有限元温度场,结合Galerkin 法,列出电缆平面温度场有限元方程为:
(4)
3具体实现
利用有限元法对实验室中空气敷设状态中的标称 截面为1X 400mm2的YLJW02 64/110kV电缆进行温度 场计算,计算后得出表面温度和导体温度的对应曲线。
温度场计算。
(1)电缆的敷设条件。样品电缆敷设于实验室内, 实验室温度在23°C左右小范围波动。电缆表面对流换

热系数h可通过经验公式计算得到[3],为7.371。
(2)电缆的参数。样品电缆为标称截面400mm2 的YLJW64/110kV电缆。样品电缆中有5种材料,结 合式(1)、(2)可知需要15种热参数:Icon (导体热 导率)、jeon (导体密度)、ccon (导体比热);I AI (铝 护套热导率)、jAI (铝护套密度)、cAI (铝护套比热);
I ins (绝缘层热导率)、j ins (绝缘层密度)、c ins (绝 缘层比热);I jac(外护套热导率)、jjac(外护套密度)、 c jac

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上传人:小雄 2021/6/18 文件大小:85 KB

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