文档介绍：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： .37-1222/
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
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
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],。
（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 （外护套比热）；Iscr （屏蔽层热导