[实用新型]一种单芯电缆导体温度测试仿真验证装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电缆测试技术领域，尤其涉及一种单芯电缆导体温度测试仿真验证装置。

背景技术

随着城市电网高压电缆线路的大量建设和投入运行，城区供电主网已日益演变成为以高压电缆线路为主的、运行状态复杂多变的供电系统。这一特征要求高压电缆线路的载流量应更加灵活化，以应对线路故障、负荷转供等紧急情况下短时载流量提升的需求。因此，如何研究并获得高压电缆线路的载流量可提升空间成为亟待解决的问题。

目前国内外已有研究多基于国际标准IEC60287标准，该标准给出的是电缆线路在100％恒定负荷下的额定载流量，与电缆线路负荷不断波动、峰谷差大的实际运行状态相差较大。同时，如何计算实际电缆线路短时载流能力还缺少成熟的方法。

运行中电缆的导体温度是确定其是否达到载流量的主要依据，部分研究对电缆导体温度的计算和监测进行了探索，例如期刊文献《电缆导体温度实时计算的数学方法》、《根据电缆表面温度推算导体温度的热路简化模型暂态误差分析》、《外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算与试验》等。

按照IEC60287国际标准，通常将导体与金属护套间的所有材料合并为绝缘层进行计算。然而，由于电缆绝缘层与电缆绕包带材料热阻系数不同、电缆加工工艺的影响，使得电缆金属护套与电缆阻水带之间存在空气间隙，这将影响到电缆的散热性能，从而影响到电缆内部热阻。目前，各电缆厂家无法提供精确的空气隙厚度，且不同型号的电缆空气隙厚度差异较大，典型电缆等值热路模型不一定能准确计算和分析电缆温度，因此，通过试验的方法确定电缆各层热参数和模型是进行电缆载流量计算的重要前提，也为今后标准修订提供数据分析和仿真试验支撑。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型对现有技术做进一步改进，提供了一种单芯电缆导体温度测试仿真验证装置，可复现现场电缆运行的各种工况，对目前所有单芯电缆导体温度计算模型进行准确度分析和判断，也为今后标准修订提供数据分析和仿真试验平台设备支撑。

本实用新型的技术方案如下：

一种单芯电缆导体温度测试仿真验证装置，包括交流调压器、多线圈并联升流器、热电偶测温装置、顶管、回填石屑、细砂、水池；其中，交流调压器连接多线圈并联升流器；多线圈并联升流器连接试验电缆首端和尾端；试验电缆测试分为4段：顶管部分、直埋部分、水中部分和空气部分；其中顶管部分安装5个测温点、直埋部分安装3个测温点、水中部分安装3个测温点、空气部分安装3个测温点，一共14个测温点。

本实用新型在试验电缆上每个测温点安装12个热电偶，其中在线芯处均匀安装3个热电偶；在绝缘层处均匀安装3个热电偶；在金属护套处均匀安装3个热电偶；在外护层处均匀安装3个热电偶。顶管上方采用回填石屑，周围采用细砂装填，试验电缆穿过顶管中心；水中部分的水池在地面以下深度为2m，长度为10m，整个水池采用自来水淹没；试验电缆放入水面1m以下，放入长度为10m。试验电缆直埋部分长12m，试验电缆埋入地面以下1m，上方采用回填石屑，试验电缆周围采用细砂装填。试验电缆空气部分长10m，该部分试验电缆置于地面。

采用本实用新型仿真验证装置，对目前的典型电缆等值热路做了进一步改进，电缆导体工作温度的计算公式为：

θ_c-θ_m＝(W_c+0.5W_d)T₁+[(1+λ₁)W_c+W_d]T₂+[(1+λ₁+λ₂)W_c+W_d]T₃