单芯电力电缆导体温度计算及试验研究

❖2.2 暂态研究
❖ 国内外关于电缆的暂态导体温度计算都是 基于电缆的暂态热路模型，IEC-60853 标准 中推荐了阶跃函数负荷电流作用下电缆导体 暂态温升的计算思路 ，即分别建立电缆本体 和周围介质的暂态热路模型，并分别计算电 缆内部和外部两部分暂态响应，然后进行线 性叠加 。
三、存在的主要问题
❖ 电缆金属护套两端直接接地或交叉互联接地 分段不均匀时，将会在金属护套内产生较大 的环流，建立此时金属护套环流的等值回路， 根据节点电压法列写方程，再利用高斯消去 法求解线性方程组，得到护套环流。
五、主要内容
❖ 1、对单芯乙丙电缆结构进行分析，介绍IEC 标准中稳态条件下电缆的发热方程和等值热 路以及电缆本体热阻、介质损耗、金属护套 损耗的计算公式，根据热路和电路的相似性 建立电缆稳态传热模型，给出电缆稳态导体 温度计算方法；
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二、国内外研究概况
❖2.1 稳态研究
❖ 目前国内外常用的导体稳态温度计算采用 IEC-60287标准中的相应公式 ，由外部环境 温度反推求得导体温度。此种方法基于电缆 稳态热路，假定外部环境因素恒定，根据电 缆的结构、材料参数和敷设条件，计算电缆 的损耗、热阻等，导体温度由电缆各层的温 升线性叠加得到。
1 研究意义 2 国内外研究概况 3 存在的问题 4 技术路线和措施
5 论文的主要内容
一、研究意义
❖ 美国著名的玛丽埃塔学院中国项目部主任 萧雄义日前在美国俄亥俄州媒体撰文指出， 随着中国对海上通道安全的日益关注，中国 领导人将打造蓝水海军列为军队现代化建设 的优先内容，海军所获军费预算占到了解放 军总预算的30%。目前，海军现役和正在建 造的各类舰艇数以千计，而一艘舰艇所使用 的电缆一般有几百公里到几千公里长。
1.1 应用现状
❖ 电缆是由线芯、绝缘层和保护层组成的，电缆在 运行过程中受电、热、机械、化学等因素的作用会 发生老化。尤其在舰艇上,由于舱室温度过高,湿度 大，电缆工作时线路损耗等原因,使主干电缆和其他 一些重要电缆的橡胶绝缘材料长时间处于较高的温 度状态,电缆更易产生老化现象,最终导致电缆失效 酿成火灾事故，造成非战斗减员，大大影响我军的 战斗力和广大官兵的人身安全。
❖ 2、针对 IEC 计算方法的缺陷作出改进，提 出更适应大环流和复杂敷设环境的稳态导体 温度数值迭代算法，并进行了现场试验验证；
❖ 3、建立电缆本体及周围介质的暂态热路模型， 对电缆热时间常数进行研究，进而建立应急 负荷条件下的电缆暂态导体温度计算公式， 并进行了现场试验验证。
谢谢！
四、技术路线和措施
❖ 4.1 导体温度的精确计算 ❖ 采用更符合实际运行和精度要求的迭代算法，
给定导体温度的初值，根据电缆等效热路计 算导体温度末值，判断初末值的差别大小， 然后不断修正导体温度的初值，直到初末导 体温度的差值小于一个设定的阀值，就认为 得到了精确的导体温度。
❖ 4.2 金属护套环流的计算
1.2 课题的提出
在这些因素中，线芯发热升温是造成电缆老 化失效的主要原因，电缆绝缘材料的长期允许 最高工作温度是电缆持续载流量的决定性因素 ，而实际运行中导体外表面为绝缘材料的最高 温度点，故导体温度值不能超过绝缘材料的长 期耐受温度（一般为 90℃）以保证电缆的寿命 。因此，如何准确的掌握电缆线芯的温度成为 计算电缆剩余使用寿命的关键。
❖3.1 计算公式中含有待求量
❖ 导体交流电阻R是导体运行温度的函数；金 属护套损耗系数λ1又与导体和金属护套的交 流电阻有关。
❖ 3.2百度文库金属护套环流损耗计算不够严密
❖ 金属护套损耗由环流损耗与涡流损耗组成，精确的环流损耗 应用护套环流的平方值乘以护套电阻来计算，但在 IEC60287标准中，环流损耗则是用环流损耗系数乘以导体 损耗得到的，而环流损耗系数的计算公式本身并不严密。首 先环流损耗系数计算公式含有导体和金属护套电阻两个量， 其在计算中均是采用估计值；其次环流损耗系数公式的推导 过程中未建立完整的护套环流模型，忽略了接地电阻、大地 漏电阻以及不同相电缆间的互感，由此得出的计算公式是不 精确的。