基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种基于外表面温度测量的高压直流电缆通 流上限确定方法。
【背景技术】
[0002] 高压直流电缆通流上限的确定对于保证其安全运行和传输能力的充分利用具有 重要意义，其中稳态载流量的计算是通流上限确定的基础。
[0003] IEC60287是目前交流电缆稳态载流量计算的通用标准，标准给出了电缆损耗、电 缆本体和敷设环境热阻的计算方法，进而确定了交流电缆稳态载流量计算公式。有限元法 是交流电缆稳态载流量计算的另一种重要方法，该方法求解出的结果为电缆及其敷设环境 的温度分布，当线芯导体温度为最高长期允许温度时，线芯导体损耗计算中所带入的电流 值即为交流电缆稳态载流量。上述方法均需要计算电缆敷设环境热阻，而敷设环境复杂多 变，其热阻计算结果误差较大。
[0004] 与交流电缆不同，高压直流电缆稳态载流量至今没有一个明确的定义。研宄表明， 在直流条件下，高压直流电缆绝缘层内外表面温差同样影响着绝缘状态。所以在进行高压 直流电缆稳态载流量的计算时，应同时考虑电缆线芯导体最高长期允许温度和绝缘层内外 表面最大允许温差，以确保绝缘处于良好的状态。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于外表面温度测量的通流上 限确定方法。该方法以电缆外表面温度为基准，同时考虑了电缆线芯导体最高长期允许温 度和绝缘层内外表面最大允许温差两个限制条件，在充分考虑高压直流电缆绝缘特性的情 况下，避免了敷设环境热阻的计算所带来的误差，能够在保证运行安全的前提下，最大限度 地发挥高压直流电缆传输电能的能力。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。
[0007] 一种基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1，在高压直流电缆外表面布置测温装置，测量电缆外表面温度0 s(°c);
[0009] 步骤2,设定电缆线芯导体最高长期允许温度0MCC)，计算以此温度为限制条件 的高压直流电缆稳态载流量Ii(A);
[0010] 步骤3,设定绝缘层内外表面最大允许温差A0M(°C)，计算以此温差为限制条件 的高压直流电缆稳态载流量i2(a);
[0011] 步骤4,取1:和12中的较小值，为最终的高压直流电缆稳态载流量；
[0012] 步骤5,将稳态载流量计算结果作为高压直流电缆运行时的通流上限。
[0013] 上述步骤1中的测温装置不局限于热电偶和测温光纤。
[0014]上述步骤2中根据绝缘层材料的性质设定0M。
[0015]上述步骤2中计算^的方法为：
[0016] 步骤2. 1，按照IEC60287标准中提供的方法计算线芯导体处于最高长期允许温 度下的单位长度直流电阻R'（Q/m)，绝缘层热阻(K?m/W)，阻水层热阻T2(K?m/W)，外护 层热阻T3(K?m/W);
[0017] 步骤2. 2,按照下式计算电缆总热阻T(K?m/W):
[0018] T = Ti+^+Tg (1)
[0019] 步骤2. 3,按照下式计算以电缆线芯导体最高长期允许温度为限制条件的高压直 流电缆稳态载流量MA):
[0020]
[0021] 上述步骤3中根据绝缘层材料的性质设定0 M。
[0022] 上述步骤3中计算12的方法为：
[0023] 步骤3. 1，查询线芯导体直流电阻温度系数a (1/°C )，线芯导体在20°C时的电阻 率P (D ?!!!)，线芯导体横截面积s(m2);
[0024] 步骤3. 2,按照下式计算线芯导体在20°C时的单位长度直流电阻RjD/m):
[0025] R〇=p/S (3)
[0026] 步骤3. 3,按照下式计算系数a :
[0027] a= a R〇 (4)
[0028] 步骤3. 4,按照下式计算系数b :
[0029] b = (1-20 a )R〇 (5)
[0030] 步骤3. 5,按照下式计算以绝缘层内外表面最大允许温差为限制条件的高压直流 电缆稳态载流量I2 (A):
[0031]
[0032] 在计算1:和I 2的过程中，对于不同的电缆，在计算电缆总热阻T时可能不只包括 1\、T2和 T3。
[0033] 与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明为高压直流电缆提供 了一种通流上限确定方法，该方法以电缆外表面温度为基准，同时考虑了电缆线芯导体最 高长期允许温度和绝缘层内外表面最大允许温差两个限制条件，在充分考虑高压直流电缆 绝缘特性的情况下，避免了敷设环境热阻的计算所带来的误差，能够在保证运行安全的前 提下，最大限度地发挥高压直流电缆传输电能的能力。
【附图说明】
[0034] 图1是本发明的基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定流程图。
【具体实施方式】
[0035] 以下结合具体的高压直流电缆通流上限确定实例对本发明的确定方法进行详细 阐述。
[0036] 如图1所示，基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定包括以下步骤：
[0037] 步骤1，在高压直流电缆外表面布置测温装置，测量电缆外表面温度0 s= 30°C， 其中测温装置不局限于热电偶和测温光纤；
[0038] 步骤2,根据绝缘层材料的性质，设定电缆线芯导体最高长期允许温度0 M= 90°C，计算以此温度为限制条件的高压直流电缆稳态载流量L (A):
[0039] 步骤2. 1，按照IEC 60287标准中提供的方法计算线芯导体处于最高长期允许温 度下的单位长度直流电阻R' = 3. 986Xl(T5D/m，绝缘层热阻1\= 0. 48K.m/W，阻水层热 阻 T2= 0? 09K ? m/W，外护层热阻 T 3= 0? 08K ? m/W ;
[0040] 步骤2. 2,按照下式计算电缆总热阻T(K ? m/W):
[0041] T = Ti+^+Tg (1)
[0042] 得到T = 0. 65K ? m/W，对于不同的电缆，在计算电缆总热阻T时可能不只包括V T#T3;
[0043] 步骤2. 3,按照下式计算以电缆线芯导体最高长期允许温度为限制条件的高压直 流电缆稳态载流量MA):
[0044]
[0045] 得到 I1= 1522A;
[0046] 步骤3,根据绝缘层材料的性质，设定绝缘层内外表面最大允许温差A 0M= 20°C，计算以此温差为限制条件的高压直流电缆稳态载流量I2 (A):
[0047] 步骤3. 1，查询线芯导体直流电阻温度系数a =3. 93X10_3°C'线芯导体在20°C 时的电阻率P = 1.7241 X10_8D 线芯导体横截面积S = 5.516 X10_4m2;
[0048] 步骤3. 2,按照下式计算线芯导体在20°C时的单位长度直流电阻RjD/m):
[0049] R0=p/S (3)
[0050] 得到 RQ= 3. 126Xl(T 5Q/m ;
[0051] 步骤3. 3,按照下式计算系数a :
[0052] a = aR〇 (4)
[0053] 得到 a = 1. 229X 1CT7;
[0054] 步骤3. 4,按照下式计算系数b :
[0055] b = (1-20 a )R〇 (5)
[0056] 得到 b = 2. 880XKT5;
[0057] 步骤3. 5,按照下式计算以绝缘层内外表面最大允许温差为限制条件的高压直流 电缆稳态载流量I2 (A):
[0058]
[0059] 得到 I2= 1079A ;
[0060] 步骤4,取1:和I 2中的较小值，为最终的高压直流电缆稳态载流量为1079A。
[0061] 步骤5,将稳态载流量计算结果1079A作为高压直流电缆运行时的通流上限。
[0062] 本发明在充分考虑高压直流电缆绝缘特性的情况下，避免了敷设环境热阻的计算 所带来的误差，能够在保证运行安全的前提下，最大限度地发挥高压直流电缆传输电能的 能力。
【主权项】
1. 一种基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定方法，其特征在于，包括以 下步骤： 步骤1，在高压直流电缆外表面布置测温装置，测量电缆外表面温度0s(°c); 步骤2,设定电缆线芯导体最高长期允许温度0MCC)，计算以此温度为限制条件的高 压直流电缆稳态载流量MA); 步骤3,设定绝缘层内外表面最大允许温差A0M(°C)，计算以此温差为限制条件的高 压直流电缆稳态载流量I2(A); 步骤4,取1:和I2中的较小值，为最终的高压直流电缆稳态载流量； 步骤5,将稳态载流量计算结果作为高压直流电缆运行时的通流上限。2. 根据权利要求1所述的基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定方法，其 特征在于，步骤1中的测温装置不局限于热电偶和测温光纤。3. 根据权利要求1所述的基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定方法，其 特征在于，步骤2中根据绝缘层材料的性质设定0 M。4. 根据权利要求1所述的基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定方法，其 特征在于，步骤2中计算的方法包括以下步骤： 步骤2. 1，按照IEC60287标准中提供的方法计算线芯导体处于最高长期允许温度下 的单位长度直流电阻R'⑷/m)，绝缘层热阻(K?m/W)，阻水层热阻T2(K?m/W)，外护层热 阻T3(K?m/W); 步骤2. 2,按照下式计算电缆总热阻T(K?m/W): T=T1+T2+T3 (1) 步骤2. 3,按照下式计算以电缆线芯导体最高长期允许温度为限制条件的高压直流电 缆稳态载流量MA):5. 根据权利要求1所述的基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定方法，其 特征在于，步骤3中根据绝缘层材料的性质设定0 M。6. 根据权利要求1所述的基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定方法，其 特征在于，步骤3中计算12的方法包括以下步骤： 步骤3.1，查询线芯导体直流电阻温度系数a(1/°C)，线芯导体在20°C时的电阻率P，线芯导体横截面积S; 步骤3. 2,按照下式计算线芯导体在20°C时的单位长度直流电阻R。： R〇=P/S (3) 步骤3. 3,按照下式计算系数a :a= a R〇 (4) 步骤3. 4,按照下式计算系数b : b = (1-20 a )R〇 (5) 步骤3. 5,按照下式计算以绝缘层内外表面最大允许温差为限制条件的高压直流电缆 稳态载流量I2 (A):
【专利摘要】本发明公开了一种基于外表面温度测量的高压直流电缆通流上限确定方法，该方法包括步骤：1、测量电缆外表面温度；2、计算以电缆线芯导体最高长期允许温度为约束条件的高压直流电缆稳态载流量；3、计算以绝缘层内外表面最大允许温差为约束条件下的高压直流电缆稳态载流量；4、取两种约束条件下稳态载流量的较小值，为最终的高压直流电缆稳态载流量；5、将稳态载流量计算结果作为高压直流电缆运行时的通流上限。本发明为高压直流电缆提供了一种通流上限确定方法，该方法充分考虑了高压直流电缆绝缘特性，避免了敷设环境热阻的计算所带来的误差，能够在保证运行安全的前提下，最大限度地发挥高压直流电缆传输电能的能力。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN104991132
【申请号】CN201510351852
【发明人】阳林, 黄吉超, 郝艳捧, 傅明利, 田野, 侯帅, 卓然
【申请人】华南理工大学, 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月23日