环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电缆技术领域，特别是涉及一种环境热阻影响三芯电缆线芯温度 的评估方法、环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估装置。
【背景技术】
[0002] 电力电缆运行中线芯的温度是确定电力电缆是否达到载流量的依据。而电缆载流 量是电缆运行中受环境条件和负荷因素影响的重要动态运行参数，其重要性影响到输电线 路的安全可靠、经济合理运行以及电缆寿命等问题。若电缆的载流量偏大，会造成电缆线芯 温度的工作温度超过容许值，从而会影响绝缘的寿命；若电缆的载流量偏小，则电缆线芯铜 材或铝材就不能得到充分的利用，导致不必要的浪费。
[0003] 目前，通过线芯温度推算电缆载流量的方法有多种，如IEC (International Electrotechnical Commission)标准、热路法、模拟热荷法、有限元法和有限差分法等。 IEC60287标准是目前较被认可、应用最广的运用传热学原理计算电缆载流量的解析算法， 许多学者提出来的热路模型基本上都是在IEC标准提出来的热路模型上进行的改进。但是 由于实际运行中电缆线路的载流能力受到诸多因素的影响，例如外部环境（环境温度和环 境热阻等），而IEC60287系列标准在载流量计算过程中忽略了很多外部因素，所以无法准 确计算载流量。另外，国内外将线芯温度对外部环境的灵敏度分析应用于单芯电缆的研宄 已经趋近成熟，但是由于三芯电缆与单芯电缆结构上的差异，即三芯电缆三相互相影响，结 构远远比单芯电缆复杂，所以现有单芯电缆的灵敏度分析无法应用到三芯电缆。为了研宄 外部环境对线芯温度的影响程度，保证电力电缆的安全运行，迫切需要提供一种三芯电缆 的灵敏度评估方法。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估 方法及装置，能够分析环境热阻对三芯电缆线芯温度的影响程度。
[0005] -种环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估方法，包括步骤：
[0006] 根据三芯电缆的热路模型，得到空气敷设下的环境热阻和/或土壤敷设下的环境 热阻；
[0007] 根据三芯电缆的热路模型，得到三芯电缆的线芯温度；
[0008] 若三芯电缆为空气敷设，根据空气敷设下的环境热阻与环境温度的关系以及
【主权项】
1. 一种环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估方法，其特征在于，包括步骤： 根据三芯电缆的热路模型，得到空气敷设下的环境热阻和/或土壤敷设下的环境热 阻； 根据三芯电缆的热路模型，得到三芯电缆的线芯温度； 若三芯电缆为空气敷设，根据空气敷设下的环境热阻与环境温度的关系以及 @ ，确定线芯^显度对'5!气敷设下境M阻敏度； 若三芯电缆为土壤敷设，根据< = 确定线芯温度对土壤敷设下的境热阻的灵 dI4 敏度； 其中g表示线芯温度对空气敷设下的环境热阻的灵敏度或线芯温度对土壤敷设下的 环境热阻的灵敏度，Θ i表示线芯温度，T 4表示空气敷设下的环境热阻或土壤敷设下的环境 热阻。
2. 根据权利要求1所述的环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估方法，其特征在于， 空气敷设下的环境热阻八=π 〇 )i/4 ,其中De表示三芯电缆外径，h表示传热系 数，Λ 0s表示三芯电缆表皮温升；土壤敷设下的环境热阻；T4=^ln (u + vV-Ι),其 2π 2L 中Pt表示土壤热阻系数，U = S-，L表示三芯电缆轴线到地表的距离，De表示三芯电缆 外径。
3. 根据权利要求2所述的环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估方法，其特 征在于，三芯电缆的线芯温度 S1= Θ ^1^(14+0/2)+31^[I2R(1+A1HQdHS(TfT 4) [I2R(1+A1+A2)+Q d]，其中G1为三芯电缆的线芯温度，Θ ^为环境温度，T1S单个线芯绝缘 层热阻，I为三芯电缆的载流量，R为线芯交流电阻，Qd为单个线芯绝缘及绝缘屏蔽层的介 质损耗，T 2为填充层及内护套热阻，λ i为单个线芯金属套及屏蔽的损耗因素 ，T 3为外护套 热阻，T4为环境热阻，λ 2为单个线芯铠装层的损耗因素。
4. 根据权利要求3所述的环境热阻影响三芯电缆线芯温度的 评估方法，其特征在于，线芯温度对空气敷设下的环境热阻的灵敏度 S;: = {4;rD,h(J"v+ 3[(1 + A1 + A2)/2/? + (?],i _含。
5. 根据权利要求3所述的环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估方法，其特征在于， 线芯温度对土壤敷设下的环境热阻的灵敏度W = 3[〇+為+毛+Cl ] · I。
6. -种环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估装置，其特征在于，包括： 环境热阻确定模块，用于根据三芯电缆的热路模型，得到空气敷设下的环境热阻和/ 或土壤敷设下的环境热阻； 线芯温度确定模块，用于根据三芯电缆的热路模型，得到三芯电缆的线芯温度； 第一灵敏度确定模块，用于在三芯电缆为空气敷设时，根据空气敷设下的环境热阻与 环境温度的关系以及.％ = #·#，确定线芯温度对空气敷设下的环境热阻的灵敏度； ?Ι4 第二灵敏度确定模块，用于在三芯电缆为土壤敷设时，根据@ 确定线芯温 度对土壤敷设下的环境热阻的灵敏度； 其中0表示线芯温度对空气敷设下的环境热阻的灵敏度或线芯温度对土壤敷设下的 环境热阻的灵敏度，Θ i表示线芯温度，T 4表示空气敷设下的环境热阻或土壤敷设下的环境 热阻。
7. 根据权利要求6所述的环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估装置，其特征在于， 空气敷设下的环境热阻A %.￡> .hL y/4，其中De表示三芯电缆外径，h表示传热系 数，Δ Θ s表示三芯电缆表皮温升；土壤敷设下的环境热阻T4 In Cu + Vu2 -1),其 2π 2L 中Pt表示土壤热阻系数，U= j-，L表示三芯电缆轴线到地表的距离，06表示三芯电缆外 径。
8. 根据权利要求7所述的环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估装置，其特 征在于，三芯电缆的线芯温度 S1= Θ ^1^(14+0/2)+31^[I2R(1+A1HQdHS(TfT 4) [I2R(1+A1+A2)+Q d]，其中G1为三芯电缆的线芯温度，Θ ^为环境温度，T1S单个线芯绝缘 层热阻，I为三芯电缆的载流量，R为线芯交流电阻，Qd为单个线芯绝缘及绝缘屏蔽层的介 质损耗，T 2为填充层及内护套热阻，λ i为单个线芯金属套及屏蔽的损耗因素 ，T 3为外护套 热阻，T4为环境热阻，λ 2为单个线芯铠装层的损耗因素。
9. 根据权利要求8所述的环境热阻影响三芯电缆线芯温度的 评估装置，其特征在于，线芯温度对空气敷设下的环境热阻的灵敏度 < ={4疋/), h(zwv ^ + 3[( I+A1 + ~)/:/?+α ] l· 会。 "1
10. 根据权利要求8所述的环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估装置，其特征在于， 线芯温度对土壤敷设下的环境热阻的灵敏度5? ι=3[(1 + Ζ?)/」/? + ρ,,].·^。
【专利摘要】本发明涉及一种环境热阻影响三芯电缆线芯温度的评估方法及装置。所述方法包括步骤：根据三芯电缆的热路模型，得到空气敷设下的环境热阻和/或土壤敷设下的环境热阻；根据三芯电缆的热路模型，得到三芯电缆的线芯温度；若三芯电缆为空气敷设，根据空气敷设下的环境热阻与环境温度的关系以及确定线芯温度对空气敷设下的环境热阻的灵敏度；若三芯电缆为土壤敷设，根据确定线芯温度对土壤敷设下的环境热阻的灵敏度。本发明能够准确分析环境热阻对三芯电缆线芯温度影响程度；根据空气敷设或土壤敷设时的灵敏度大小，在三芯电缆加载电流较大时，尤其是三芯电缆的敷设为空气辐射时，加大环境温度的监测力度，从而保证电力线缆的安全稳定运行。
【IPC分类】G01R31-00
【公开号】CN104730388
【申请号】CN201510133843
【发明人】胡日鹏, 王鹏, 陈艺璇, 刘刚
【申请人】广州供电局有限公司, 华南理工大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月25日