電力電纜溫度場仿真及在線監(jiān)測系統(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基本參數(shù)，載流量計算偏高易發(fā)生電纜過載現(xiàn)象，造成電纜溫度過高，加速老化。電纜溫度過高可能提示電纜存在負(fù)荷過大或故障狀態(tài)，因此，實時掌握電纜運行時的溫度也將有利于其安全可靠運行。
　　本文首先詳細(xì)說明了交聯(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，為電纜溫度場數(shù)值計算提供理論依

2、據(jù)。傳熱有限元計算的基礎(chǔ)是熱傳導(dǎo)、熱對流、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，以割線法計算穩(wěn)態(tài)載流量，利用溫度場計算結(jié)果來定位電纜系統(tǒng)的最熱點。針對工程中電纜溝不規(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)果對比，結(jié)果顯示，當(dāng)電纜全部敷設(shè)于電纜溝底部時，載流量規(guī)范敷設(shè)時降

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芯溫度略低于兩端，溫差很??；當(dāng)單位長度接頭電阻不大于電纜本體電阻時，接頭線芯與電纜本體線芯的溫差不顯著，隨著接觸電阻的升高，接頭線芯溫度逐漸升高。這樣，通過有限元仿真定位電纜群和電纜接頭的過熱位置，為溫度在線監(jiān)測傳感器布點提供理論支持，同時，仿真計算得到電纜安全運行的表皮溫度上限值，解決了無法直接監(jiān)測線芯溫度帶來的溫度閾值確定難題。

4、>　　建立了一套電纜溝溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實時采集電纜溝內(nèi)溫度數(shù)據(jù)。首先，對溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)和測試，利用Zigbee與GPRS相結(jié)合的方式無線傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過主控芯片CC2530F256編程控制，實現(xiàn)通過手機接收數(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現(xiàn)溫度超限預(yù)警功能。對協(xié)調(diào)器節(jié)點和終端節(jié)點程序進(jìn)行設(shè)計，實現(xiàn)電纜溝內(nèi)以及電纜溝向遠(yuǎn)端手機的通信。設(shè)備軟硬件開發(fā)完成后，對設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的實驗室模擬試驗和封裝論證。最終