電力電纜溫度場(chǎng)仿真及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、電力電纜的使用壽命主要決定于電纜絕緣材料的老化程度，在絕緣老化過(guò)程中，絕緣材料的溫度是決定其老化速度的重要因素。載流量是電力電纜的一個(gè)基本參數(shù)，載流量計(jì)算偏高易發(fā)生電纜過(guò)載現(xiàn)象，造成電纜溫度過(guò)高，加速老化。電纜溫度過(guò)高可能提示電纜存在負(fù)荷過(guò)大或故障狀態(tài)，因此，實(shí)時(shí)掌握電纜運(yùn)行時(shí)的溫度也將有利于其安全可靠運(yùn)行。
　　本文首先詳細(xì)說(shuō)明了交聯(lián)聚乙烯電力電纜的結(jié)構(gòu)組成，從電纜的結(jié)構(gòu)上闡明電纜生熱的位置及原理，為電纜溫度場(chǎng)數(shù)值計(jì)算提供理論依

2、據(jù)。傳熱有限元計(jì)算的基礎(chǔ)是熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射三種基本傳熱原理和熱平衡控制方程，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合有限元定解條件求出溫度場(chǎng)分布。本文利用COMSOL Multiphysics有限元分析軟件建立了10kV單芯電纜四回路規(guī)范敷設(shè)電纜溝幾何模型，以割線(xiàn)法計(jì)算穩(wěn)態(tài)載流量，利用溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果來(lái)定位電纜系統(tǒng)的最熱點(diǎn)。針對(duì)工程中電纜溝不規(guī)則敷設(shè)情況進(jìn)行建模仿真，并與規(guī)則敷設(shè)電纜溝進(jìn)行結(jié)果對(duì)比，結(jié)果顯示，當(dāng)電纜全部敷設(shè)于電纜溝底部時(shí)，載流量規(guī)范敷設(shè)時(shí)降

3、幅達(dá)22％，表明電纜敷設(shè)得越密集，電纜載流量越低。對(duì)電纜中間接頭的熱分析結(jié)果表明良好制作的中間接頭線(xiàn)芯溫度略低于兩端，溫差很?。划?dāng)單位長(zhǎng)度接頭電阻不大于電纜本體電阻時(shí)，接頭線(xiàn)芯與電纜本體線(xiàn)芯的溫差不顯著，隨著接觸電阻的升高，接頭線(xiàn)芯溫度逐漸升高。這樣，通過(guò)有限元仿真定位電纜群和電纜接頭的過(guò)熱位置，為溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感器布點(diǎn)提供理論支持，同時(shí)，仿真計(jì)算得到電纜安全運(yùn)行的表皮溫度上限值，解決了無(wú)法直接監(jiān)測(cè)線(xiàn)芯溫度帶來(lái)的溫度閾值確定難題。

4、>　　建立了一套電纜溝溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集電纜溝內(nèi)溫度數(shù)據(jù)。首先，對(duì)溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)和測(cè)試，利用Zigbee與GPRS相結(jié)合的方式無(wú)線(xiàn)傳輸現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)主控芯片CC2530F256編程控制，實(shí)現(xiàn)通過(guò)手機(jī)接收數(shù)據(jù)溫度數(shù)據(jù)功能，結(jié)合仿真得到的表皮溫度上限值實(shí)現(xiàn)溫度超限預(yù)警功能。對(duì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電纜溝內(nèi)以及電纜溝向遠(yuǎn)端手機(jī)的通信。設(shè)備軟硬件開(kāi)發(fā)完成后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)和封裝論證。最終