電力電纜線芯溫度估算方法研究.pdf

1、電力電纜在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)因受到電、熱、機(jī)械、化學(xué)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(xiàng)重要參數(shù)。要使電力電纜高效、安全的運(yùn)行，必須確保線芯溫度不能高于長(zhǎng)期允許最高工作溫度，否則，電纜工作溫度過(guò)高，會(huì)加速絕緣材料的老化，縮短電纜使用壽命。在某些特殊場(chǎng)所，例如船舶上，艙室內(nèi)溫度高，空氣濕度大，當(dāng)電纜載流量過(guò)大時(shí)，線芯損耗會(huì)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(zāi)等事故，嚴(yán)重威脅船員的人身安

2、全。所以準(zhǔn)確掌握電纜線芯溫度是非常必要的。在電纜的實(shí)際使用過(guò)程中，由于敷設(shè)環(huán)境非常復(fù)雜，準(zhǔn)確測(cè)量電纜線芯溫度是非常困難的，目前應(yīng)用比較廣泛的方法就是監(jiān)測(cè)電纜表皮溫度，再通過(guò)計(jì)算方法估算線芯溫度。
　　電纜在實(shí)際使用過(guò)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(dāng)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(huì)到達(dá)一個(gè)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(dāng)電纜加載電流波動(dòng)較大時(shí)，電纜溫度也隨之波動(dòng)，稱之為電纜溫度的暫態(tài)狀態(tài)。

3、為準(zhǔn)確掌握電纜溫度狀態(tài)，確保電纜安全可靠運(yùn)行，本文分別針對(duì)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(jìn)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(duì)常用的IEC方法中電纜穩(wěn)態(tài)時(shí)的傳熱路徑和熱傳遞方程進(jìn)行詳細(xì)介紹，并給出電纜的介質(zhì)損耗、絕緣損耗、本體熱阻等計(jì)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(jì)算方法;分析研究IEC標(biāo)準(zhǔn)中電纜穩(wěn)態(tài)線芯溫度計(jì)算方法的缺點(diǎn)，并針對(duì)

4、這些缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，提出計(jì)算精度更高的穩(wěn)態(tài)線芯溫度計(jì)算方法;為驗(yàn)證改進(jìn)方法的優(yōu)越性，設(shè)計(jì)嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，選擇合適的實(shí)驗(yàn)裝置，保證實(shí)驗(yàn)的精確性。分別對(duì)單回路電纜和大環(huán)流情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析計(jì)算，將兩種計(jì)算方法得出的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證IEC改進(jìn)方法的優(yōu)越性;根據(jù)熱傳導(dǎo)原理，分析電纜結(jié)構(gòu)和周?chē)h(huán)境，構(gòu)建電纜溫度場(chǎng)有限元模型，推導(dǎo)出電纜暫態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算公式。利用ANSYS軟件對(duì)電纜有限元模型進(jìn)行仿真計(jì)算，驗(yàn)證電纜溫度場(chǎng)有限元模型能否