電力電纜線芯溫度估算方法研究.pdf

1、電力電纜在運行過程中會因受到電、熱、機械、化學等因素的作用發(fā)生老化，其中，電纜線芯溫度是決定電纜老化速度的一項重要參數(shù)。要使電力電纜高效、安全的運行，必須確保線芯溫度不能高于長期允許最高工作溫度，否則，電纜工作溫度過高，會加速絕緣材料的老化，縮短電纜使用壽命。在某些特殊場所，例如船舶上，艙室內(nèi)溫度高，空氣濕度大，當電纜載流量過大時，線芯損耗會很大，使電纜溫度急劇升高，電纜絕緣性能降低甚至失效，最終可能引起火災等事故，嚴重威脅船員的人身安

2、全。所以準確掌握電纜線芯溫度是非常必要的。在電纜的實際使用過程中，由于敷設環(huán)境非常復雜，準確測量電纜線芯溫度是非常困難的，目前應用比較廣泛的方法就是監(jiān)測電纜表皮溫度，再通過計算方法估算線芯溫度。
　　電纜在實際使用過程中，電纜溫度狀態(tài)包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)。當加載電流比較平穩(wěn)，電纜發(fā)熱和放熱保持平衡，電纜溫度會到達一個比較平穩(wěn)的狀態(tài)，稱之為電纜溫度的穩(wěn)態(tài)狀態(tài);當電纜加載電流波動較大時，電纜溫度也隨之波動，稱之為電纜溫度的暫態(tài)狀態(tài)。

3、為準確掌握電纜溫度狀態(tài)，確保電纜安全可靠運行，本文分別針對電纜穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)線芯溫度的估算方法進行了以下研究:
　　分析研究船用乙丙橡膠絕緣電纜的結(jié)構(gòu)，對常用的IEC方法中電纜穩(wěn)態(tài)時的傳熱路徑和熱傳遞方程進行詳細介紹，并給出電纜的介質(zhì)損耗、絕緣損耗、本體熱阻等計算方法和參數(shù)確定方法，根據(jù)熱路與電路的近似性原理構(gòu)建電纜本體穩(wěn)態(tài)傳熱模型，給出電纜穩(wěn)態(tài)線芯工作溫度的計算方法;分析研究IEC標準中電纜穩(wěn)態(tài)線芯溫度計算方法的缺點，并針對

4、這些缺點進行改進，提出計算精度更高的穩(wěn)態(tài)線芯溫度計算方法;為驗證改進方法的優(yōu)越性，設計嚴密的實驗系統(tǒng)，選擇合適的實驗裝置，保證實驗的精確性。分別對單回路電纜和大環(huán)流情況進行實驗，收集實驗數(shù)據(jù)并進行分析計算，將兩種計算方法得出的結(jié)果進行對比，驗證IEC改進方法的優(yōu)越性;根據(jù)熱傳導原理，分析電纜結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境，構(gòu)建電纜溫度場有限元模型，推導出電纜暫態(tài)溫度場計算公式。利用ANSYS軟件對電纜有限元模型進行仿真計算，驗證電纜溫度場有限元模型能否