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单芯电力电缆导体温度计算及试验研究

周鑫  
【摘要】: 单芯电力电缆运行时,导体温度不能超过绝缘材料的长期允许最高工作温度,才能使电缆长期的安全可靠、经济合理地运行;反之,电缆工作温度过高,绝缘材料老化加速,电缆寿命缩短,严重时出现故障甚至发生火灾,因此实现对导体温度的监控是非常必要的。但受当前技术限制,很难实现对导体温度的直接精确测量,目前的可行选择是通过计算间接获得导体温度的数据。电缆导体温度的准确计算可实现对电缆运行状态的监视,确保电力电缆的长期安全可靠运行;当电缆运行中出现应急负荷时,还可以帮助操作人员在允许温度下调整电缆传输容量,既提高了电缆的利用率又能保证供电系统的安全运行。本文的研究主要包括以下内容: 1)对单芯XLPE电缆结构进行分析,介绍了IEC标准中稳态条件下电缆的发热方程和等值热路以及电缆本体热阻、介质损耗、金属护套损耗的计算公式,进而推导出了电缆稳态导体温度计算方法; 2)针对IEC稳态导体温度算法的不足与缺陷作了改进,提出了适用性更强精确性更高的稳态导体温度数值计算方法,并进行了现场试验验证; 3)建立了电缆本体及周围介质的暂态热路模型,引入热时间常数的概念,研究了应急负荷条件下的电缆暂态导体温度计算方法,并进行了现场试验验证; 4)结合目前导体电流和外皮温度的在线监测技术,建立了单芯电缆本体暂态热路数学模型,研究了通过电流和外皮温度历史数据实时计算暂态导体温度的方法,并进行了现场试验验证。 本文研究了稳态、暂态运行条件下电缆导体温度的计算方法,并进行了相关的理论计算,通过计算结果与试验测得温度数据的对比验证,证明了导体温度计算方法的正确性,可应用于单芯电缆实际运行中的温度控制、电缆状态监测及其故障预警等方面。


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