Page 71 - 电力与能源2024年第二期

方 苏，等：基于 IPS 的二次电缆柔性线束运动仿真和试验对比 211

表 1 线束样件的物理参数测量结果
测试项目 线束样件 1 线束样件 2 线束样件 3
线束外径/mm 15.38 10.16 10.28
拉伸刚度/N 1.934 0×10 6 0.994 7×10 6 0.716 4×10 6
2
扭转刚度/（N·m ） 0.017 3 0.064 9 0.033 3
2
弯曲刚度/（N·m ） 0.122 0 0.364 0.048 6
质量密度/（kg·m ） 2.043 0 0.806 8 0.977 2
-1
参数后，生成柔性线束的仿真模型，线束及环境件
的模型构建如图 5 所示。通过将卡箍、插接件或
图 7 线束及环境件的仿真模型
接头等与相应的管线及运动数据进行关联设置，
仿真模型通过色彩云图的形式，显示管线各
实现管线运动模拟或管线装配模拟。
区域与周边环境件的间隙、应力应变、扭转角度、
折弯半径或疲劳风险等动静态性能，实现对布置
方案的可视化校核评估。根据可视化评估结果及
图表的趋势分析，进行管线长度、卡箍及布置方案
的手动或自动优化，以保证各项动态性能满足设
计要求。

3 线束运动仿真的实际应用与分析

以某 110 kV 变电站内的 10 kV 馈线柜继电保
图 4 继电保护小室及环境件的空间参数模型
护小室内的线束为研究对象，在完成线束参数测
量及柔性线束仿真模型构建后，通过柔性线束的
运动仿真分析，提取运动过程中的应力、应变、弯
曲半径、间隙等实时数据，预测分析线束故障隐患
发 生 的 位 置 与 时 刻 ，并 对 故 障 的 严 重 程 度 作 出
判断。
3.1 线束运动过程中的最小弯曲半径
根据光纤运维的技术规程要求，光纤不可打
图 5 线束及环境件的模型构建
小弯，不可对折，曲率半径 R 必须大于 20 倍的光
建立的继电保护小室内的柔性线束仿真模型 纤直径 D（即 R≥20D）。依据现场运维经验，配置

与实际模型分别如图 6 和图 7 所示。本次研究的 光纤纵差保护的继电器其光纤接收光功率不宜低
对象共有 3 捆线束和光纤子束。 于−25 dBm，为了保证光纤通道的安全可靠，光
纤弯曲半径应大于 8 mm，否则光纤通道中断的可
能性将显著增加。
通过仿真分析提取光纤线束在运动过程中的
弯曲半径，发现光纤在下穿至中置柜侧板前的打

弯处弯折最严重，本文选取了弯曲半径最小处（命
名为高危点 A）作进一步的分析，高危点 A 的弯曲
半径-时刻曲线如图 8 所示。
由图 8 可以看出，光纤线束的弯曲半径随着
图 6 线束及环境件的实物 柜门的开启与关闭连续变化，在第 0.447 s 时，即