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电力电缆在线测温及载流量监测的研究进展与使用

引言随着电网改造的实施,尤其是城网改造和建设的不断深入.电力电缆的使用量大幅度增加.城市中心地区的地下电缆化率不断提高,这导致电力

导言

跟着电网改造的施行,尤其是城网改造和建造的不断深入.电力电缆的运用量大幅度添加.城市中心区域的地下电缆化率不断提高,这导致电力电缆的运转办理、监测保护作业变得越来越重要。而T作量也明显添加。运转温度是电缆的一个重要参数。当电缆在额外负荷下运转时,线芯温度到达答应值。电缆一旦过负荷,线芯温度将急剧上升,加快绝缘老化,乃至产生热击穿。例如,研讨发现,当交联聚乙烯(XLPE)电缆的作业温度超越答应值的8%时,其寿数将折半;假如超越15%,电缆寿数将只剩下1/4t”。所以,有必要对电缆的运转温度进行操控,这就要求电力运转部门对电缆的实践负荷进行合理调度。在电力电缆的选型和敷设阶段,因为不行能对实践运转环境进行全面的考虑,一般都是依据规范环境温度进行的,这样将导致电缆在环境温度高时运转于过热状况,削减运转寿数。实践作业时为了防止呈现这种状况.经过恰当保存负载才干的办法来处理,但这却使得电缆的运用不经济。因而,假如能够依据实践运转状况和运转环境,实时地对电缆的负荷进行调度和调整,不只能够确保电缆的运转安全.使其带负荷才干得到充分发挥,而且在有些状况下还能够处理电力调度中紧急状况下的电力供应问题。

因而.不管从电力电缆本身安全运转视点,仍是从电力体系调度需求的视点动身,都要求对电力电缆的负荷才干进行实时监测。这经过对电缆温度的在线监测来完结。

1相关硬件装备

1.1温度传感器或热电偶

传统的温度监测体系是将温度传感器(如光纤布拉格光栅)或热电偶置于线路中易产生毛病的当地.如电缆终端和中心接头,或电缆的部分热区,来监测这些部位的温度。这种办法出资小,操作简略,但精度较差。而且只能取得线路的部分温度旧】。

1.2红外热缘仪

近年来,有学者提I叶J了运用红外热像仪拍照电缆外表的热图画.然后对电缆外表温度进行丈量的办法,对线芯温度进行反演核算,完成对电缆线j漆温度非触摸式、实时可见的在线确诊。这种办法尽管突破了传统的触摸式检测技能的局限性,但关于很长的电缆线路,尤其是杂乱的地下敷设状况,并不适用。

1.3感温光纤

假如将感温光纤沿电缆线路敷设(如图1所示),或将其绑扎在电缆外护套上,则能够监测整个线路的温度状况.然后取得整条电缆线路的温度信息。这种办法简略完成长距离大范同多点的温度丈量,且测温精度高,设备运用也较为便利。但因为光纤丈量的是电缆外表温度.需求在树立电缆外表温度与线芯温度对应联系的基础上,才干取得线芯温度。受环境要素影响,实时性较差,核算出来的线芯温度存在必定差错M。

1.4光纤传感器

现在,厂家在出产高压/超高压电缆产品时,已将感温光纤直接安放在电缆内部,对电缆各层温度进行全线监测(见图2)。一方面,这比传统办法,即在敷设电缆的一起敷设一根感温光纤要经济得多;另一方面。因为光纤放置在电缆绝缘外表,能直接丈量电缆绝缘温度,不受环境影响,实时性好,且丈量精度也大大提高。

2软件装备

在测得电缆的外护套外表温度或绝缘外表温度后.一项重要的作业便是要树立护套外表温度或绝缘外表温度与电缆线芯温度或载流量之间的对应联系,然后能够依据测得的温度值核算电缆线芯温度,评价实践负荷状况,了解负载裕度。并进一步对负荷进行合理调度。这涉及到电力电缆的热路和热场问题。这方面的研讨现已展开了适当长一段时间.较为简略的是运用会集参数热路模型,将电缆线路简化为对应的会集参数热路后,进行核算。这种办法相对简略,核算量小,使用较为广泛,但核算差错或许稍大。一般以为,运用热场进行的数值核算能取得较为准确的成果,即运用有限元或有限差分办法,对电缆本体及周围敷设空间进行区分.并依据不同部位具有的热特性、所满意的热状况方程及边界条件,进行求解核算。例如,运用极坐标和直角坐标组合的办法,对电缆及周围环境别离区分的网格,如图3所示。

图中区域1和2为电缆操控区,而区域3为周同环境区域。这种办法现在研讨较多,但运算相对杂乱,且仍未有公认的有用算法。

现在,电缆厂家在出产高压/超高压电力电缆时.不只将感温光纤直接放置于电缆内部,还供给与之配套的电缆温度监测设备以及光纤丈量温度与线芯温度之间的对应转化联系.这样,收集信息传入核算机后,可实时监测光纤丈量的电缆绝缘外表温度以及线芯温度。这种配套软件据称在国外已有出售,但在国内还未见有使用的实例。

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