[发明专利]一种电力电缆热阻的计算方法

权利要求书

1.一种电力电缆热阻的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、构建电缆载流温升系统与测温系统，把电缆划分为导体、绝缘层、铝护套和表皮层这四个部分；

步骤2、制定电缆载流温升方案；

步骤3、测量并记录电缆在不同电流下达到稳态运行时的电缆导体温度、绝缘层温度、铝护套温度和表皮温度；

步骤4、处理步骤3所述电缆的导体温度、绝缘层温度、铝护套温度和表皮层温度的数据；

步骤5、绘制电缆的导体、绝缘层铝护套和表皮层的热阻与温度的关系曲线，拟合热阻与温度的关系曲线。

2.根据权利要求1所述的电力电缆热阻的计算方法，其特征在于，所述步骤2的电缆载流温升方案包括以下步骤：

1）计算电缆所产生的热量，其计算公式如下：

θ_c=θ_o+(I²R+0.5W_d)T₁+((1+λ₁)I²R+W_d)nT₂+((1+λ₁+λ₂)I²R+W_d)n(T₃+T₄)，（1）

式中，θ_c为导体温度，θ_c的单位为℃；θ_o为电缆的起始温度，θ_o的单位为℃；I为导体电流，I的单位为A；R为工作温度下导体单位长度的交流电阻，R的单位为Ω／m；W_d为绝缘层单位长度的介质损耗，W_d的单位为W/m；n为电缆芯数；T₁为导体和金属套之间热阻，T₁的单位为K·m/W；T₂为金属套和铠装之间垫层热阻，T₂的单位为K·m/W；T₃为外护层热阻，T₃的单位为K·m/W；T₄为周围媒质热阻，T₄的单位为K·m/W；λ₁为电缆金属套损耗相对于导体损耗的比率；λ₂为电缆铠装损耗相对于导体损耗的比率；

令n=1，λ₁=0，λ₂=0，T₂=0；电缆载流温升系统加载的是小电压和大电流，并且电缆两端加载的电压不超过20V，故W_d=0；则式(1)可简化为：

θ_c＝θ_o+I²R(T₁+T₂+T₄)，(2)

θ_c为导体温度，θ_c的单位为℃；θ_o为电缆的起始温度，θ_o的单位为℃；I为导体电流，I的单位为A；R为工作温度下导体单位长度的交流电阻，R的单位为Ω／m；T₁为导体和金属套之间热阻，T₁的单位为K·m/W；T₃为外护层热阻，T₃的单位为K·m/W；T₄为周围媒质热阻，T₄的单位为K·m/W；

电缆在稳态温度下工作时，电缆所产生的热量与散发的热量相等，其值为：

Q=I²R，（3）

式中，R为交流电阻，I为加载在电缆上的电流；所述稳态温度指电缆产生的热量与散发的热量达到平衡的状态，即电缆的导体温度、绝缘层温度、铝护套温度和表皮层温度保持不变；

2）计算电缆的热阻值，其计算公式如下：

T=ΔθQ,---(4)]]>

式中，T表示单位长度的热阻，单位为K·m/W；Δθ表示温压，Δθ的单位为℃；Q表示单位时间内转移的热量W；

结合式（3）和式（4）计算出电缆的导体、绝缘层、铝护套和表皮层这四个部分在稳态温度下的热阻值。

3.根据权利要求1所述的电力电缆热阻的计算方法，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：

1）至少重复三次步骤1至步骤3，计算出至少三个电缆产生的热量值，再利用计算出的热量值，根据步骤4和步骤5计算出至少三个热阻值；

2）曲线拟合；绘制出电缆的四个部分的热阻随温度变化的曲线，并将热阻值与温度的关系进行公式拟合，得到电缆四个部分的热阻与温度之间的关系曲线；

3）工程应用；对一种型号电缆进行导体温度与载流量的在线监测时，针对该型号电缆拟合的关系曲线纳入到导体温度计算与电缆载流量计算的程序中。