一种考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，涉及高压电缆接头传热与温升特性研究技术领域，建立包含电缆接头及其两端所连接的电缆的物理模型；在设定的临界工况下，利用所述物理模型建立不同电流条件下对应的温度分布模型，确定电缆接头与电缆的轴向传热范围，并据此确定待试验的电缆的长度；在电缆接头及确定长度的电缆上等距布置温度传感器，在电缆的末端设置温度补偿装置，测量电缆接头及电缆上的导体温度。本发明专利技术同时考虑了电缆接头的轴向传热问题与实验设备成本问题，在消除接头轴向传热对电缆本体温升影响的情况下，尽可能短的使用电缆线路，降低实验平台成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法


[0001]本专利技术涉及高压电缆接头传热与温升特性研究
，具体设计一种考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法。

技术介绍

[0002]随着国家电能需求的不断增加，电缆线路的运行负荷不断加重。长距离电缆线路需要电缆中间接头连接，在高压电缆线路中对绝缘的要求标准较高，使得接头绝缘件的体积较大，这样的结构设计势必会增加电缆中间接头的传热路径，进而增大导体温度，导致过热运行，严重时可能导致接头发生火灾、爆炸等事故。
[0003]对电缆本体与电缆接头的径向热阻进行分析，径向热阻与材料的导热系数成反比，由于电缆本体与接头的材料使用不同，导致两者径向热阻存在差异，具体为电缆接头的径向总热阻远大于电缆本体径向总热阻，故在运行过程中，电缆接头的导体温度高于本体。当电缆本体与接头存在温差时，热量将从温度较高的接头沿着铜芯传导至温度较低的本体，抬升相邻本体的导体温度，降低接头的导体温度。在进行温升试验时，如果选取的电缆本体长度较短，会导致电缆的轴向传热不完全，电缆本体温度大于实际运行值，实验结果不具有参考价值；如果选取的电缆本体长度较长，虽然可以有效消除轴向传热对本体温度的影响，但太长的电缆导致试验成本增加。需要有更好的方法同时兼顾轴向传热效应与经济效益。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中因电缆接头轴向传热导致电缆温升实验数值不准确以及成本浪费问题，提供一种考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，该实验方法通过有限元仿真构建电缆接头与本体温度场模型，确定实验电缆本体的长度；再根据确定好的电缆长度搭建大电流温升实验回路，并在电缆接头与本体的导体上等距布置温度传感器，实时监测电缆接头的导体温度。
[0005]为实现上述目的，可以通过采取如下技术方案：
[0006]一种考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，其包括以下步骤：
[0007]建立包含电缆接头及其两端所连接的电缆的物理模型；
[0008]在设定的临界工况下，利用所述物理模型建立不同电流条件下对应的温度分布模型，确定电缆接头与电缆的轴向传热范围，并据此确定待试验的电缆的长度；
[0009]在电缆接头及确定长度的电缆上等距布置温度传感器，在电缆的末端设置温度补偿装置，测量电缆接头及电缆上的导体温度。
[0010]如上所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，进一步地，建立物理模型包括步骤：
[0011]建立二维轴对称几何模型，给该模型中的各个结构添加材料属性，所述材料属性包括密度、导热系数、恒压热容；
[0012]施加热源，所述热源为体积热源且所述热源的施加位置在电缆接头与电缆的导体上；
[0013]设定边界条件，其中，设定轴向端面为绝热边界，设定电缆接头与电缆的表面与空气的交界面为自然对流边界，以及设定对流系数和空气温度。
[0014]如上所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，进一步地，确定待试验的电缆的长度包括步骤：
[0015]以电缆接头为中心向两端延伸方向等距设有若干测温点，当任一方向上相邻两个测温点之间的温差小于设定阈值，确定为一方向上目标测温点，以两目标测温点中距离电缆接头更远的点为基准确定电缆的长度。
[0016]如上所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，进一步地，电缆上每隔0.5m确定一测温点，当相邻两测温点的温差小于0.2℃时，判定轴向传热达到稳定。
[0017]如上所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，进一步地，采用实验平台测量电缆接头及电缆上的导体温度，其中，
[0018]所述实验平台包括电源、上位机、控制器、调压器、变压器、补偿电容、电流互感器、温度传感器、无纸记录仪；
[0019]所述电源连接至所述调压器的输入端，所述调压器的输出端连接至所述变压器的输入端，所述变压器的输出端通过低压电缆连接线连接待实验的电缆接头及电缆；
[0020]所述补偿电容连接至所述变压器的输出端，用于对电源侧进行无功补偿；
[0021]所述电流互感器装设在电缆上且所述电流互感器用于将电流信号转化成电压信号反馈至控制器，所述控制器根据反馈的电压信号调节所述调压器的输出电压，以形成负反馈不断调整电流至设定值；
[0022]所述温度传感器等间距设置在电缆上，以及根据电缆接头的结构特征布置；
[0023]所述无纸记录仪用于记录所述温度传感器记录的温度数据；
[0024]所述上位机与所述控制器控制信号连接。
[0025]如上所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，进一步地，电缆本体上等距离间隔1.5m布置温度传感器
[0026]如上所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，进一步地，所述温度补偿装置为铜线圈，通过控制所述铜线圈中的电流大小以改变所述铜线圈的温度。
[0027]如上所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，进一步地，在电缆上距离末端设定距离的位置布置温度传感器，对比两个位置的温度数据，若任一方向的电缆的末端的温度更低，则启动温度补偿装置，直至两个位置的温度差值在限定范围内。
[0028]如上所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，进一步地，布置温度传感器在距离电缆末端0.2m的位置，所述限定范围为0.2℃。
[0029]如上所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，进一步地，设定的临界工况是指电缆绝缘运行在90℃下。
[0030]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术同时考虑了电缆接头的轴向传热问题与实验设备成本问题，在消除接头轴向传热对电缆本体温升影响的情况下，尽可能短的使用电缆线路，降低实验平台成本。本专利技术应用范围广泛，适用于不同电压等级下电缆温度特性研究。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法的流程图
[0033]图2是本专利技术利用COMSOL有限元仿真软件建模的流程图；
[0034]图3是本专利技术利用COMSOL有限元仿真软件得到电缆温度曲线图；
[0035]图4是本专利技术确定电缆长度时温度曲线放大图；其中，图4(a)电缆一端的温度曲线放大图，图4(b)电缆另一端的温度曲线放大图；
[0036]图5是本专利技术实验时温度传感器布置图；
[0037]图6是本专利技术大电流实验平台的组成连接图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，其特征在于，包括以下步骤：建立包含电缆接头及其两端所连接的电缆的物理模型；在设定的临界工况下，利用所述物理模型建立不同电流条件下对应的温度分布模型，确定电缆接头与电缆的轴向传热范围，并据此确定待试验的电缆的长度；在电缆接头及确定长度的电缆上等距布置温度传感器，在电缆的末端设置温度补偿装置，测量电缆接头及电缆上的导体温度。2.根据权利要求1所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，其特征在于，建立物理模型包括步骤：建立二维轴对称几何模型，给该模型中的各个结构添加材料属性，所述材料属性包括密度、导热系数、恒压热容；施加热源，所述热源为体积热源且所述热源的施加位置在电缆接头与电缆的导体上；设定边界条件，其中，设定轴向端面为绝热边界，设定电缆接头与电缆的表面与空气的交界面为自然对流边界，以及设定对流系数和空气温度。3.根据权利要求1所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，其特征在于，确定待试验的电缆的长度包括步骤：以电缆接头为中心向两端延伸方向等距设有若干测温点，当任一方向上相邻两个测温点之间的温差小于设定阈值，确定为一方向上目标测温点，以两目标测温点中距离电缆接头更远的点为基准确定电缆的长度。4.根据权利要求3所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，其特征在于，电缆上每隔0.5m确定一测温点，当相邻两测温点的温差小于0.2℃时，判定轴向传热达到稳定。5.根据权利要求1所述的考虑电缆接头轴向传热的电缆温升试验方法，其特征在于，采用实验平台测量电缆接头及电缆上的导体温度，其中，所述实验平台包括电源、上位机、控制器、调压...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏俊亮，张珏，肖健健，单鲁平，慕容啟华，徐研，蚁暄潮，马世禄，顾侃，全万霖，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：