【技术实现步骤摘要】
一种中低压电缆外表面与土壤接触热阻的测试装置及方法
本专利技术涉及一种接触热阻的测试装置及方法,具体涉及一种中低压电缆外表面与土壤接触热阻的测试装置及方法,属于工程热物理、热工学、电气工程领域。本研究得到国网浙江省电力有限公司科技项目(5211DS17002N)资助。
技术介绍
随着经济的发展和城市规模的扩大,电力输送的方式逐渐由架空线路向地下电缆转变。土壤直埋是地下电缆的一种敷设方式,一般适用于中低压电缆,即35kV以下的电缆。土壤直埋电缆外表面与土壤直接接触,而电缆工作时产生的热损耗需要通过周围介质带走,所以这类电缆周围的土壤环境决定了其散热条件。电缆外表面与土壤在微观上是凹凸不平的,因此两者的直接接触只发生在一些离散的点上,其余大部分则是空气或其它介质。这种不完全接触会产生接触热阻,其大小关系到电缆的散热效率,进而影响电缆载流量,即电缆长期工作时通过缆芯导体的电流大小。目前:IEC-60287标准给出的计算电缆内部热阻的公式精度较高,但计算电缆外表面与土壤接触热阻的公式精度较低且适用范围不广;ASTMD5470-17标准能够有效测试在一定轴向压力下接触面为平面的两种固体材料之间的接触热阻,但土壤需沿径向被压紧且电缆外表面与土壤的接触面是环形曲面。因此,现有方法难以准确计算和测试电缆外表面与土壤之间的接触热阻,这给土壤直埋电缆载流量的准确预测造成了很大困难。
技术实现思路
针对现有技术中对电缆外表面与土壤接触热阻的测试研究存在的不足,本专利技术提出了一种中低压电缆外表面与土壤接触热阻的测试方法 ...
【技术保护点】
1.一种中低压电缆外表面与土壤接触热阻的测试装置,其特征在于:该测试装置包括储油箱(1)、输油管道(2)、油泵(3)、阀门(4)、压力计(5)、测试筒(6),其中测试筒(6)由进油孔(7)、筒壁(8)、液压油区(9)、液压膜(10)、土壤(11)、待测接触面(12)、电缆(13)、温度传感器(14)、上密封圈(15)、上端盖(16)、上隔热层(17)、下隔热层(18)、排油孔(19)、下端盖(20)、下密封圈(21)构成;具体而言,测试筒(6)由外向内依次为筒壁(8)、液压油区(9)、液压膜(10)、土壤(11)、电缆(13);电缆(13)与土壤(11)接触表面即待测接触面(12);筒壁(8)、上端盖(16)、下端盖(20)采用不溶于液压油的材料;筒壁(8)设有一个进油孔(7);上端盖(16)设有多个温度传感器(14)插入的孔位;上端盖(16)、下端盖(20)的中心设有一个电缆(13)插入的孔位;下端盖(20)设有用于固定液压膜(10)的凹槽和一个排油孔(19);筒壁(8)与上端盖(16)、下端盖(20)的结合处分别设有上密封圈(15)、下密封圈(21);液压膜(10)采用液压油无法渗 ...
【技术特征摘要】
1.一种中低压电缆外表面与土壤接触热阻的测试装置,其特征在于:该测试装置包括储油箱(1)、输油管道(2)、油泵(3)、阀门(4)、压力计(5)、测试筒(6),其中测试筒(6)由进油孔(7)、筒壁(8)、液压油区(9)、液压膜(10)、土壤(11)、待测接触面(12)、电缆(13)、温度传感器(14)、上密封圈(15)、上端盖(16)、上隔热层(17)、下隔热层(18)、排油孔(19)、下端盖(20)、下密封圈(21)构成;具体而言,测试筒(6)由外向内依次为筒壁(8)、液压油区(9)、液压膜(10)、土壤(11)、电缆(13);电缆(13)与土壤(11)接触表面即待测接触面(12);筒壁(8)、上端盖(16)、下端盖(20)采用不溶于液压油的材料;筒壁(8)设有一个进油孔(7);上端盖(16)设有多个温度传感器(14)插入的孔位;上端盖(16)、下端盖(20)的中心设有一个电缆(13)插入的孔位;下端盖(20)设有用于固定液压膜(10)的凹槽和一个排油孔(19);筒壁(8)与上端盖(16)、下端盖(20)的结合处分别设有上密封圈(15)、下密封圈(21);液压膜(10)采用液压油无法渗透的材料;上隔热层(17)、下隔热层(18)均采用以纳米二氧化硅气凝胶为主体材料的气凝胶毡;土壤(11)内部布置有多个温度传感器(14),与计算机终端相连;电缆(13)与一个额定电阻串联后同直流电源相连。
2.根据权利要求1所述的一种中低压电缆外表面与土壤接触热阻的测试装置,其特征在于:土壤(11)需事先烘干,避免测试过程中发生水分迁移,保证其内部的均一性;土壤(11)内部的多个温度传感器(14)的布置位点需在同一水平面的一条直线上;电缆(13)插入测试筒(6)内的部分需保持竖直;上端盖(16)、下端盖(20)所设的各孔位的直径不能过大,需与电缆(13)、温度传感器(14)的直径相匹配,以降低热耗散。
3.一种中低压电缆外表面与土壤接触热阻的测试方法,其特征在于,采用如权利要求1或2所述的装置实现,具体方法是:多个温度传感器(14)与计算机终端相连,用于显示土壤内部各测试点的温度值,当电缆(13)通电一段时间后达到稳态,即各测试点温度值变化不超过0.5℃时,记录各测试点的温度值;电缆(13)内部的总热阻、达到稳态时缆芯导体的温度和热损耗,均可以根据电缆型号和直流电源的电流值,按照IEC-60287标准给出的公式计算得到;将各测点的温度值及其与电缆(13)缆芯导体的距离代入热阻分析公式和圆筒壁径向一维导热公式,可以计算得到待测接触面(12)的热阻和土壤(11)的热导率。
4.根据权利要求3所述的一种中低压电缆外表面与土壤接触热阻的测试方法,其特征在于,该方法的具体实施流程如下:
第一部分,装置连接与数据采集
将测试筒(6)的各部分按照下述方式进行连接:连接筒壁(8)与下端盖(20),并用下密封圈(21)密封;在下端盖(20)内所设凹槽处嵌入液压膜(10);布置电缆(13)和下隔热层(18);在液压膜(10)和电缆(13)之间填入适量事先烘干的土壤(11);在土壤(11)上方布置上隔热层(17);连接筒壁(8)与上端盖(16),并用上密封圈(15)密封;注意关闭排油孔(19);
将储油箱(1)、各段输油管道(2)、油泵(3)、阀门(4)、压力计(5)依次连接后,再与...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴宇豪,吕洪坤,冯彦皓,俞自涛,应明良,汪明军,
申请(专利权)人:国网浙江省电力有限公司电力科学研究院,浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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