[发明专利]一种电力电缆热阻的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算电缆热阻的技术，特别涉及一种电力电缆热阻的计算方法，该方法可以在电缆处于不同温度运行下计算出电力电缆的热阻。

背景技术

由于城市用地紧张、电力建设需求等因素，城市输电线路由架空线路转变为地下电缆已成趋势。电缆载流量的计算及导体温度实时监测均需准确计算相关热阻参数，而铝护套至导体间的热阻占皱纹铝护套电缆本体热阻的90%以上，而国内外关于电缆热阻的研究较少。IEC60287标准中电缆各层热阻的计算方法基于假设热阻在一定温度范围内稳定，并将电缆本体的热阻归结为材料热阻，忽略热阻的变化，而实际上通过IEC标准所得的计算值都存在一定的误差，而误差是否源于电缆本体热阻值的动态变化尚没有得到论证。

目前关于电缆热阻的研究没有涉及热阻是否受温度影响，其幅度有多大，尤其没有考虑电缆各层同心圆弧表面的接触热阻及随温度变化的特性。若能掌握电缆本体热阻随温度变化规律，并对热阻参数进行合理修正，将对电缆载流量的计算和导体温度实时监测的可靠性具有重要意义。另外，运行中的电缆由于生产厂家、工艺的不同必然导致电缆各层的参数的不同。电缆生产厂家提供的电缆参数大多根据原料的参数，而忽视了生产工艺中各个厂家不同的流程。如在制造过程中，对于不同型号的电缆，其压接力不同，会导致各层之间的接触热阻不同。

针对以上两点，为了实现电缆载流量与导体温度的实时计算与在线监测，有必要对不同型号的电缆的热阻系数进行实验标定。通过该方法对每条电缆的参数进行标定，并用于该线路的在线监测能够科学合理的指导电缆线路的运行、维护。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电力电缆热阻的计算方法，该方法可以计算出电缆热阻的变化规律。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种电力电缆热阻的计算方法，包括以下步骤：

步骤1、构建电缆载流温升系统与测温系统，电缆主要包括为导体、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所述的电缆导体温度、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。

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_o为电缆的起始温度，℃；I为导体电流，A；R为工作温度下导体单位长度的交流电阻，Ω／m；W_d为绝缘层单位长度的介质损耗，W/m；n为电缆芯数；T₁为导体和金属套之间热阻，K·m/W；T₂为金属套和铠装之间垫层热阻，K·m/W；T₃为外护层热阻，K·m/W；T₄为周围媒质热阻，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；

考虑到电缆为单芯电缆，令n=1，将电缆铝护套单端接地，可将铝护套上的环流和涡流损耗近似为零，即λ₁=0；电缆金属套外无铠装，故λ₂=0，T₂=0；实验时，电缆两端的电压设置为不超过20V，可以不考虑绝缘层的介质损耗，则W_d=0；则式(1)可简化为：

θ_c=θ_o+I²R(T₁+T₃+T₄)，(2)