高压电缆载流量(【技术专栏】高压电力电缆载流量研究现状 第七期)

高压电缆载流量
本文整理自梁永春教授主讲的同名微分享内容。现提供包括本次及“鲜椒微电气”第一季第二季共二十八场在线微分享及十场“每周论电”的全盘内容回顾功能以及PPT分享。
详情联系微信号xjtuzhuli。

上一篇：高压电力电缆载流量研究现状 第六期
近十几年来，我们一直在研究缆芯导体温度。现在，有一些新安装的电缆系统在金属套这一层上安装了测温光纤。通过测温光纤监测的金属套的温度，然后逆推缆芯的温度，这个相对来说比较准确。那么对于我们已经运行了二、三十年的电缆原来没有这些测温光纤，就提出了一个比较严峻的挑战。
第二种方法就是在电缆表面安装测温装置，比如说在电缆表面安装一些热电偶，采用热成像仪来测量电缆的温度等等，这些温度对装置的可靠性提供了要求，同时由于热电偶测量的温度的点的不同也可能带来不同的误差。
第三种方法就是在缆芯导体植入测温模块，这是一个比较新的研究成果，就是在缆芯导体挖一个位置，然后把测温模块装进去，也就是在生产的时候装进去。测温模块分为有源和无源两种，可以利用无线传能将缆芯导体的温度直接进行测量，然后通过无线传能把信息传输出来，这个对于我们已经运行了多少年的电缆也是很难去实现的。
第四种方法就是将实施环境监测因子与有限元相结合，那么有限元在计算温度场的时候比较准确，这样的话我们通过实时监测某一点的温度，然后利用有限元在给定条件下进行计算，得到的温度如果与监测温度相同，就可以逆推出计算的结果是准确的。图1就是一个有限元和缆芯测量结合的流程图，首先，电缆的参数和敷设的参数固定，各种损耗都计算完毕，然后给定监测空气的温度。假定土壤导热系数，然后利用有限元法计算这个温度场。有限元计算出这个测量点的温度场与我们这个测量的温度相一致或者是满足收敛系数的时候，那么此时得到了整个儿的温度场分布，那么就可以得到我们当前的缆芯温度。这个迭代过程中，要不断的调整土壤导热系数，其实也解决了土壤导热系数可能是非匀质土壤的这么一个情况。

图1 有限元和缆芯测量结合的流程图
第四种现状是周期性负荷的确定，那么额定载流量是建立在绝缘层长期温度为90℃的基础上，那么对于交联聚乙烯电缆来说，实际上大多数电缆的负荷可能是周期性的。因为在考量载流量的时候，应该引入一个周期性负荷因素进行矫正。有的负荷中可能还有一些谐波，我们需要考虑谐波损耗，因为谐波含量比较高的话，它的损耗增长的会比较大，所以这两个因素都决定了我们要重新计算或者采用不同的方法来计算载流量。

方法一：IEC 60287定义了断续和连续周期性负荷载流量的计算公式，我们还可以参考相关的文献。同时，也定义一些周期性负荷因数，这些都可以参考，比如说上海电缆所的马国栋的《电线电缆载流量》。第二个方法可以使用数值方法，无论是周期性的负荷还是有谐波的损耗，我们都可以用数值计算的方法分别计算，计算稳态及暂态的载流量，计算其周期性负荷下温升的曲线，最后来确定实际的载流量，从而给出周期性负荷因素。

图2 改进后的热路模型

第五个就是热路模型的各种改进，那么稳态或者暂态的计算方法集中建立这个热路模型的基础上，包括IEC 602872和60853都是建立在热路模型的基础上。但是，由于这个标准跟不上电缆线路的发展形式，所以需要对它进行不断的修正，不断的研究。国内的研究人员不断地改进热路模型，已经得到了一个更加准确的载流量，图2所示分别给出了两种热路模型，那么此时除了电缆本体的热路模型，可能在不同的文献中有不同的表述以外，对于电缆敷设较浅时，我们就加了一个，比如说对流换热系数等等。通过稳态、暂态热路模型的不断改进，无论电缆质量也好、缆芯温升也好，使得计算有了更多的方法。毕竟采用有限元的方法来计算载流量或计算缆芯温升相对来说耗时比较长。特别是比如说有排管，沟槽，隧道这种形式，既要求解温度场又要求解流场，还要求解固体传热场，还有损耗包括热电耦合多次迭代，那么它的耗时是非常长的。计算一次结果可能都要几个小时。而热路模型比这个要快得多简单的多，也利于我们工作人员的掌握。所以说我觉得这个方向还是有待进一步的研究。
上一篇：高压电力电缆载流量研究现状 第六期

梁永春
河北科技大学电气工程学院教授，2009年毕业于西安交通大学高电压工程专业，获电气工程博士学位，2012年英国南安普顿大学访问学者，近年主持和参加省部级以上项目近10项，发表学术论文100余篇，SCI/EI收录论文30余篇，出版高压电力电缆载流量计算学术专著1部，发明专利和软件登记3项，为高电压技术、电网技术、IET GSD等期刊的审稿人，近年来主要从事高压电力电缆载流量评估方面的研究工作。
【每周论电】等你来鲜椒直播间畅谈
“每周论电”是鲜椒微电气最新推出的栏目，是“在线微分享”（大讲）之外的轻型在线技术沙龙（小讲），每周一次。初衷是让大家一起和题主对某一具体主题展开轻松自由的讨论与切磋。主题可以是一个理论，一个案例，一个新技术，一个新产品，一个新想法，一个小小心得甚至一个待解决的问题。    
主讲人身份不限，不必非是专家教授，只要是从事电气工作的小伙伴来者不拒，我们就是要接地气！ 
如果亲爱的朋友们愿意拿出自己工作学习中的点点滴滴来和大家探讨一下，并借此结识同道，或展示宣传自己，就请长按下面二维码报名吧。长期有效哦。更多细节请联系微信号suiyuan-1-2
本文整理自梁永春教授主讲的同名微分享内容。现提供包括本次及“鲜椒微电气”第一季第二季共二十八场在线微分享及十场“每周论电”的全盘内容回顾功能以及PPT分享。
详情联系微信号xjtuzhuli。

高压电缆载流量相关文章