Page 30 - 电力与能源2022年第五期
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3 9 2                   赵莹莹, 等: 基于热路模型的电力电缆温升计算方法综述

              态条件下的载流量计算公式, 基于 Van Wormer                      中参数温升计算模型, 提高土壤直埋单芯电缆暂
              提出的一种简化的分配导体和护层间绝缘热容的                            态温升计算效率, 并分别采用集中参数模型、 有限
              方法。 IEC60853 将 电 缆 分 为 35kV 及 以 下 和              元法与通用软件对同一工况进行计算对比, 证明
              35kV 以上两类。对于 35kV 及以下电缆, 标准                      了该方法的有效性。该方法将电缆自身发热和环
              给出了在加载周期性载荷和短时负荷时的载流量                            境温度影响分别建立模型, 以适应外部环境温度
              计算 公 式, 这 类 电 缆 可 忽 略 热 容 影 响。 对 于               的变化。
              35kV 以上电缆, 在周期性负荷下, 电缆热容不可                           针对电缆群温升的暂态模型, 文献[ 23 ] 提出
              忽略, 电缆线芯温度的变化为稳态温升和暂态温                           了一种基于时域响应和热传导场可叠加原理的方
              升两部分的总和, 并将暂态模型分为短时暂态和                           法, 用于对土壤直埋电缆群暂态温升的快速计算。
              长时暂态两种模型, 并给出了相应的热容、 热阻和                         将电缆群的共同作用离散为多根电缆单独作用的
              温升计算公式。 IEC60853 对电缆的内部和外部                       组合, 单根电缆自身发热利用自响应模型描述, 电
              温升分别进行了单独的计算。内部和外部电路之                            缆间的相互影响利用互响应模型描述, 并通过节
              间的耦合是通过假设流入土壤的热量与导体和电                            点温升耦合与损耗实时修正的方式来获得电缆线
              缆外表面之间的瞬态达到因子成正比来实现, 其                           芯综合温升, 从而实现暂态温升的快速计算。通
              有效性依赖于热路模 型给出的响应计算的一致                            过计算典型工况的暂态温升过程, 并与计算软件
              性  [ 18 ] 。典型的电缆暂态热路模型如图 2 所示。                   结果进行了比较, 验证了该方法的有效性。

                                                              5  结语

                                                                   电缆绝缘的最高温度, 限制了电缆的最大输
                                                               送容量, 也决定了电缆的剩余寿命。因此构建电
                                                               缆稳态和暂态温升的热路模型, 准确计算电缆导
                                                               体的温度, 无论对电缆的安全运行, 还是负荷调度
                                                               都十分重要。尤其是通过电缆暂态温升模型, 可
                            图 2  电缆暂态热路模型
                   暂态模型方面, 主要围绕电缆本体模型和电                        以实现运行电缆在负载变化情况下导体温度的实
              缆群暂态温升研究。                                        时计算, 服务运行电缆的在线监测和动态增容, 确
                   传统热路模型通过电缆表皮温度计算电缆导                         保线 路 运 行 安 全 的 同 时, 提 升 现 有 线 路 的 输 送
              体温度时, 电缆绝缘层集中处理, 有较大的计算误                         容量。
              差。针对此问题, 文献[ 19-20 ] 提出了一种优化绝                    参考文献:
              缘层暂态热路模型方法。传统热路模型将电缆包                            [ 1 ]  杨世铭,陶文铨 .传热学( 第四版)[ M ] .北京: 高等教育
              覆层中的绕包带、 气隙层、 皱纹铝护套划分为独立                              出版社, 2006.
              的串联结构, 然后分层计算出各自的热容、 热阻参                         [ 2 ]  IEC60287-1-1.Calculationofthecurrentratin gofelectric
                                                                    cablesPart1 : Currentratin g e q uations ( 100%loadfactor )
              数, 指出皱纹铝护套与绕包带间的空气介质存在
                                                                    andcalculationoflossesSection1 : General [ S ] .Geneva :
              强制对流传热热阻, 并且皱纹铝护套凹进部分与
                                                                    IECPublication , 1994.
              绕包带接触存在接触热阻。由于电缆包覆层内部                            [ 3 ]  梁永春 . 高压电力电缆载流量数值计算[ M ] .北京: 国防
              各层结构交错复杂、 传热类型多样, 不能将包覆层                              工业出版社, 2012.
              中的绕包带、 气隙、 皱纹铝护套视为独立结构串联                         [ 4 ]  LIU T , FOTHERGILLJ , DODDS , etal.Thedielectric
              建模。文献[ 21 ] 提出了一种将绕包带、 气隙层、 皱                        loss mechanismsofXLPE p owercables [ J ] .Southern
                                                                    PowerS y stem Technolo gy , 2010 , 4 ( 5 ): 7-14.
              纹铝护套合并为一层( 包覆层), 构建高压单芯电
                                                               [ 5 ]  李   元,王   晨,张冠军 . 传热学与电学问题的迁移类比
              缆暂态的热路模型。同时进行了暂态温升试验,                                 研究:( 1 ) 理 论 基 础 [ J ] .西 安 交 通 大 学 学 报, 2021 , 55
              求解热阻、 热容参数, 验证了将包覆层作为一层暂                              ( 8 ): 79-84.
              态热路模型的计算精度。文献[ 22 ] 提出了一种利                       [ 6 ]  梁永春, 李彦明, 柴进爱, 等. 地下电缆群稳态温度场和载
              用平衡热阻和平衡热感模拟热扩散过程中热阻和                                 流量计算新方法[ J ] . 电工技术学报, 2007 ( 8 ): 185-190.
                                                                                            ( 下转第 433 页)
              热容的时变特性, 从而建立不依赖外表测温的集
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