基于热路模型的电缆温度实时监测系统的研究.pdf

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1、2013年第38卷第6期能源技术与管理V01．38No．6EnergyTechnologyandManagement145doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2013．06．061囊臻臻越鞭鼗誊繁2董慧芰要鋈焱蠹懋鞭强基孑热路模型的电缆温度实时监测系统的研夯白元强-，周同梅z，陈烨s(1．江苏省电力公司，江苏南京210024；2．江苏省电力公司徐州供电公司。江苏徐州221008；3．中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221008)[摘要]分析了国内外相关电力电缆温度监测系统的技术特点

2、以及电缆热路计算模型，针对目前在线监测系统在实际应用中存在的局限，研发设计了使用温度传感器、采集器、多种网络连接方式和服务器为硬件框架组成的电力电缆温度在线监测系统。[关键词]电力电缆；热路模型；温度传感器；GPRS；实时[中图分类号]TM726．4[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2013)061453011言大小来分析电力电缆安全运行情况。1电力电缆载流量热路模型电力电缆敷设方式有多种，常采用直埋敷设、排管敷设、隧道敷设、电缆沟敷设等，考虑到成本不管何种电缆，其结构均由三个主要部分组和数量的问

3、题，对于城市居民供电线一般采用直成：①金属线芯。常采用由软铜或铝制成的多绞线埋和电缆沟方式敷设，城市电缆为安全考虑一般结构，用来输送电流；②绝缘层。用来抵抗电力电都在地下敷设，电缆温度传感器的安装不方便并流，电压、电场对外界的作用，保证电流沿线芯方且信号传输中受到较大的衰减，使在线监测温度向传输，绝缘的好坏，直接影响到电缆运行的质非常困难。因此，目前温度检测以离线方式为主，量；③保护层。用来保护电缆在运输、敷设、传输电需要检测水平较高及熟悉现场环境的技术人员进流中防止潮气及油污入侵电缆内部，并防止绝缘入电缆井或

4、电缆沟内用温度检测仪器测量，这种油外流。方式花费的人力和物力较大，成本较高，其检测结电力电缆主要热源发射体线芯是主要的热量果还会受技术水平和敷设环境等多方面因素的影散发体，如果电缆外部包围铠装层，由于铠装层由响，造成误差。金属构成，也会存在铠装层的热量损耗问题，因电缆接头温度的定期检测是国家规程规定此，线芯、铠装层及金属屏蔽的热量损耗在电流传的。为降低检测成本，目前国内采用了多种在线检输中是需要考虑的。测方法，能够通过温度检测绝缘度及电缆接头牢不同介质在热量散发过程中经过的途径是不固情况并提前预警，实现事前预防

5、。目前，主要采同的，线芯要经过所有介质散发热量；金属屏蔽层用直流分量法、直流叠加法测量电缆温度⋯。要经过其他介质层从而产生热量损耗，而铠装层文章设计的电力电缆温度在线监测系统实现则只经过外护层散发热量。了电缆温度变化的监测，在检测方法上采用直流制造线芯的材质一般是由铜、铝等电的良导分量法，在通信方式上采用485总线结合GPRS体金属构成，同时也是热的良导体，因此，可以忽无线转发站方式传送温度信号，这种方式敷设简略热阻，只对线芯的热熔进行考虑。热路模型和电单，通信可靠，并通过中心服务器对温度数据进行路中的物理量对

6、比，如表1所示。分析和存储，通过数据可及时分析电缆接头牢固表1热路模型和电路相关物理量对比程度及电缆老化程度，得出电缆定期检修方案。对温度历史数据的分析可预测电缆水树变化速率、长度等绝缘指标。另外，由于电力电缆电流大小和温度有直接的关系，因此，也可通过温度值准确确定电缆电流2013年12月146白元强，等基于热路模型的电缆温度实时监测系统的研究Feb．。2013为了将热源模型转化为电路模型，一般将热通过分析可看出，电缆各层的温度都会受到源分为外部环境的恒压源和内部热源的恒流源。热流大小的变化影响。通过对热路模型

7、的分析可暂态热路模型的转换如图1所示。图1中各参数知，当线芯的温度增加到最高温度时，环境达到最意义：，，，分别为绝缘层、内衬层、外护层、高温度时，电缆最大电流对应为所能承受的最大外部媒质热阻；Oc，Om，Os，Oe，Oo分别为电缆线芯、内热流，另外，也可得出当外部环境通风不好时，可衬层、外护层、外部媒质、外护套表面工作温度；能会引起环境温度的升高。当电缆温度变化小时，为电缆单位长度介质损耗；W为线芯损耗；A计算过程中可省略热容影响。因此，热容对热量的为金属护套损耗与线芯损耗之比；A：为铠装损耗吸收和散发是平衡的

8、。稳态情况下，电力电缆稳态与线芯损耗之比。热路模型如图2所示。图2电力电缆稳态热路模型图1电力电缆暂态热路模型由于将热路模型转换为电路模型，利用电路利用热路模型可得各层热容计算模型如下：理论，可得出稳态时热流、温度以及热阻关系式：QI=Q+pxQ0c=0+lT1+(1十A1)xT2+(1+A1+A2)×(T3+T4)×Q2=(1)xQ1+pxQW+(0．5xTl+T2+T3+T4)xW