[发明专利]一种测量三芯电缆填充层热阻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆填充层的热阻测量技术，尤其涉及一种测量三芯电缆填充层热阻的方法。

背景技术

电力电缆导体载流量幅值变化的最直接特征量是导体温度变化，一旦确定了电缆导体稳态温度，就很容易确定电力电缆线路稳态载流量。但是直接测量电缆导体温度尚存在技术困难，尤其是三芯电缆，一般只能通过测量电缆的表面温度，再推算其导体温度，而对于三芯电缆导体温度的计算，最难确定且影响最大的参数是填充层的热阻。

目前确定三芯电缆载流量多采用光纤测温的手段准确测量电力电缆线路外表面温度，然后依据IEC标准所提供的通过电缆外表面温度获得导体温度的方法来确定导体温度，进而确定电缆载流量，该标准对导体稳态温度的确定方式是在稳态前提下，运用传热学原理获得电缆的导体温度。近年来鉴于单芯有较规则的结构，有提出新的计算电缆导体温度的方法——热路法，这种方法是基于实际参数对IEC标准的修正。

无论是IEC标准还是热路法，其准确性都是基于可靠的电缆各层热阻参数，由于三芯电缆与单芯电缆在结构上的差别，三芯电缆填充层的不规则的结构使其热阻的确定非常困难，因此三芯电缆载流量的设定，工程应用上是在单芯电缆的热路模型基础上加系数修正，把三芯电缆的三个导体等效为单芯来计算，得出一个参考标准，但此等效存在较大的误差，同时也不符合实际三芯电缆的温度场分布。另外也有是依靠于模拟现场运行环境的实验研究，根据实验结果作为指导运行。但对于模拟现场的方法始终是治标不治本，而且需要浪费很大的财力物力，没办法得出一般性的有效结论。因此目前国内外学者热衷于研究出三芯电缆计算导体温度的热路模型，但验证热路模型的准确性的前提则是把握准确的三芯电缆各层的热阻参数，尤其是填充层的热阻。

发明内容

为了克服现有技术中三芯电缆填充层热阻难以测量的问题，本发明提供一种测量三芯电缆填充层热阻的方法，本发明测量过程直接，结果准确。

本发明采用如下技术方案：

一种测量三芯电缆填充层热阻的方法，包括如下步骤：

S1选取三芯电缆任一横截面作为测量对象；

S2根据三芯电缆的外形凹凸特征得到该横截面中填充层最厚的径向方向，并沿此方向钻三个孔，所述三个孔分别位于铠装层、内护套及封闭区域中心点；

S3在S2中的三个孔内及三芯电缆该横截面的表皮分别敷设热电偶；

S4当三芯电缆达到热稳态时，记录热电偶所测的表皮温度T1、铠装层温度T2、内护套温度T3以及封闭区域中心点温度T4；

S5根据测得的铠装层温度、三芯电缆表皮温度及外护套的热阻R’，得到稳态下三芯电缆径向传热的热流量P=(T2-T1)/R’；

S6根据铠装层的温度，三芯电缆表皮温度及三芯电缆径向传热的热流量，利用传热学的傅氏定理，得到该横截面填充层的热阻R=(T4-T3)*R’/(T2-T1)；

S7多次重复S1-S6，得到该三芯电缆多个横截面的填充层热阻，计算其平均值得到该三芯电缆填充层的热阻。

所述S2中三个孔的直径均为0.2～0.4cm。

本发明的有益效果：

（1）本发明对任何型号的三芯电缆均适用，填充层的材料属性及几何形状对测量结果均无影响；

（2）本发明实验操作方便，不需要昂贵设备，实验数据的处理及计算简单；

（3）本发明所测得的填充层的热阻可以直接应用于建立所选三芯电缆的稳态热路模型，当表皮测温点选择在填充层最厚的径向方向上的点时，可以根据热路模型推算稳态下导体的温度，且可靠性较IEC标准的计算方法好；

（4）本发明对三芯电缆结构的破坏程度轻微，所以既适用于理论分析的实验电缆，也适用于实际运行电缆的测量。

附图说明

图1为三芯电缆的结构示意图；

图2为利用ANSYS仿真软件得到三芯电缆在90℃时的温度场分布图；

图3为本发明具体实施例中测量三芯电缆填充层热阻的热电偶敷设图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，三芯电缆的结构由外至内依次为外护套1、铠装带2、内护套3、包带4、填充层5、三个线芯；每个线芯由外至内分别是金属屏蔽层61、绝缘层62、导体屏蔽层63、导体64，三个线芯的金属屏蔽层61连成的中心封闭区域7。