[发明专利]电力电缆中间接头温度计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电缆中间接头温度计算方法，属于电缆监测技术领域。

背景技术

随着用电量的高速增长和城网改造的进行，电网中的高压电缆线路日益增多，电力电缆的合理运行，成为电网安全、经济运行的保证。电缆构成材料分为两部份：一是导体，二是绝缘体，导体的作用是导通电流，所以导体会发热，而且电流越大、发热越厉害，导体的发热量与电流的平方成正比。绝缘体本身不会发热，但绝缘体是包裹在导体外面的，导体发的热量会百分百传给绝缘体，使绝缘体温度升高。

导体由金属做成，常规使用铜、铝等金属材质，因此导体相对不怕高温，100～200℃的温度对铜、铝等金属材质均不会产生影响，但绝缘体是有机物做成，相对害怕高温，100～200℃的温度，绝缘体就无法承受，所以为了保证电缆的绝缘体不会因高温而损坏，就有必要限制导体的发热量，也就是限制导体的温度。如果说，“电缆导体长期允许工作温度90度”，就是指该电缆导体的工作温度可以长期保持在90度，而不会对该电缆的绝缘材料造成额外损害。

电缆导体的长期允许最高工作温度θ(如交联聚乙烯为90℃)决定了电缆的持续允许载流量，若电缆的负荷电流接近其载流量，使得绝缘材料的工作温度低于其长期允许最高工作温度，可保证电缆在使用期内(30年左右)安全可靠、经济合理的运行；若电缆工作温度过高，绝缘材料老化加速，电缆寿命缩短，有可能发生热击穿而损坏，甚至遭造成火灾。但若长期低负荷运行，则会导致电缆截面得不到有效利用，不能充分发挥电缆的传输能力，造成投资浪费。由于目前技术上尚难以实现对电缆导体温度的直接在线测量，因而准确计算电缆载流量、从而通过IEC 60287标准反算出电缆导体温度就显得尤为重要。

因此电力电缆的温度与电缆老化、电缆载流量均密切相关。在现场运行中，根据调度中心提供的电缆实际负荷电流值，利用IEC 60287标准计算出电缆导体温度，可以反向判断电缆的运行状态，有效地防止电缆局部过热，保证电缆的使用寿命。国际电工委员会(IEC)标准在1957年McGrath论文的基础上，结合1957年之后载流量的算法改进，于1982年提出了电缆额定载流量(100％负荷因数)计算标准——IEC 60287标准(国内相对应的标准是JB/T10181—2000《电缆载流量计算》)，利用该IEC 60287标准可以满足大部分条件下的载流量的基本计算，IEC 60287标准中的电缆载流量传统计算公式为：

其中：

I——电缆载流量；

R——最高工作温度下导体的交流电阻；

W_d——绝缘层的介质损耗；

λ₁——金属套与屏蔽的损耗系数；

λ₂——铠装的损耗系数；

T₁——绝缘层热阻；

T₂——内衬及填料热阻；

T₃——外护套热阻；

T₄——空气中电缆外部热阻；

n——电缆中载有负荷的导体数；

Δθ——高于环境温度的导体温升；

但该计算公式中存在大量的经验公式和相似处理，有一些不足之处，尽管进行了多次改进，由于IEC 60287标准是建立在解析和经验的基础上，而实际电缆运行工况复杂多变，这就造成了IEC 60287标准在计算电缆本体导体温度时存在误差，其测试精度低，适用范围小，具有一定的局限性，因此导致反向计算出的电缆导体温度误差更大，进一步降低其应用适应性。

同时在实际工况中，当电缆铺设好后，为了使其成为一个连续的线路，各段电缆必须连接为一个整体，因此电缆上还会有数量众多的中间接头，中间接头的运行环境较电缆本体要恶劣很多，中间接头温度要大大高于电缆本体温度。所以，为了能够充分掌握中间接头运行状况，防止中间接头局部过热，希望能够通过简单地计算，获得中间接头温度，以实时判断中间接头的运行状况。而根据IEC 60287标准只能够计算出电缆的本体导体温度，无法计算出中间接头温度。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对IEC 60287标准存在的问题，在对IEC 60287标准进行修正的基础上，提出一种电力电缆中间接头温度计算方法，以此计算出电力电缆的中间接头温度，用于实时判断中间接头的运行状况。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种电力电缆中间接头温度计算方法，包括以下步骤：