專利名稱：：電纜組合絕緣熱阻確定方法及電纜載流量計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電力電纜
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種電纜組合絕緣熱阻確定方法以及電纜載流量計算方法。
背景技術(shù)：
：在電力電纜
技術(shù)領(lǐng)域：
，考慮到電纜載流量的重要性，具體表現(xiàn)在，電力設(shè)計部門根據(jù)電纜載流量對電纜進行選型和電纜線路設(shè)計，運行部分根據(jù)電纜載流量對電纜線路的負荷進行控制，因此，電纜載流量的準(zhǔn)確計算和確定尤為重要。在現(xiàn)有技術(shù)中的計算電纜載流量的方式中，其中一個需要應(yīng)用到的參數(shù)為絕緣熱阻，根據(jù)IEC60287標(biāo)準(zhǔn)中所給出的方式，導(dǎo)體到金屬護套之間的部分，包括有導(dǎo)體屏蔽、交聯(lián)聚乙烯絕緣、絕緣屏蔽、半導(dǎo)體帶、縱向阻水帶等等，其熱阻是將其作為同心圓柱體來進行計算的。在電纜載流量的工程計算方式中，絕緣熱阻的計算公式為T1=P*ln(l+2tl/d。)/2Ji，其中公式中的^表示絕緣熱阻，P表示絕緣材料熱阻系數(shù)，^表示導(dǎo)體和金屬護套之間的厚度，d。表示導(dǎo)體直徑，以XLPE絕緣電纜為例，目前P統(tǒng)一采用XLPE絕緣材料的熱阻系數(shù)3.5K.m/W來計算絕緣熱阻。實際上，一般高壓電纜采用皺紋金屬護套，該部分并非同心圓柱體結(jié)構(gòu)，此外，XLPE的熱阻系數(shù)與其運行溫度的關(guān)系很大，尤其是在運行溫度為80°C12(TC的范圍，XLPE的熱阻系數(shù)并非恒為3.5K'm/W，此外，導(dǎo)體到金屬護套之間的部分，并非只有XLPE絕緣，還包括有緩沖帶、阻水帶、空氣隙等等，其熱阻系數(shù)一般遠大于3.5K'm/W，因此絕緣熱阻的計算是不精確的，根據(jù)絕緣熱阻所得到的電纜載流量也是不精確的。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明提出電纜組合絕緣的概念，并提供一種電纜組合絕緣熱阻的確定方法以及電纜載流量的計算方法，根據(jù)該電纜組合絕緣熱阻值所得到的電纜載流量更精確。為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案—種電纜組合絕緣熱阻的確定方法，包括步驟分別設(shè)定各恒定電流值，并分別對敷設(shè)后的所述電纜施加該恒定電流值；分別測量并記錄所述電纜的運行狀態(tài)到達穩(wěn)態(tài)后的導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值；分別根據(jù)所述恒定電流值、所述導(dǎo)體溫度值、所述金屬護套溫度值、以及所述電纜的交流電阻值，計算確定出對應(yīng)的電纜組合絕緣熱阻值；根據(jù)各導(dǎo)體溫度值對應(yīng)的各所述電纜組合絕緣熱阻值，確定所述電纜的電纜組合絕緣熱阻推薦值?！N電纜載流量計算方法，包括步驟根據(jù)所述電纜主絕緣長期允許最高工作溫度，確定載流量計算所用組合絕緣熱3阻推薦值；根據(jù)所述電纜組合絕緣熱阻推薦值確定電纜載流量；所述電纜組合絕緣熱阻推薦值的確定方式包括分別設(shè)定各恒定電流值，并分別對敷設(shè)后的所述電纜施加該恒定電流值；分別測量并記錄所述電纜的運行狀態(tài)到達穩(wěn)態(tài)后的導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值；分別根據(jù)所述恒定電流值、所述導(dǎo)體溫度值、所述金屬護套溫度值、所述電纜的交流電阻值，計算確定出對應(yīng)的電纜組合絕緣熱阻值；根據(jù)各導(dǎo)體溫度值對應(yīng)的各所述電纜組合絕緣熱阻值，確定所述電纜的電纜組合絕緣熱阻推薦值。根據(jù)本發(fā)明的方案，本發(fā)明提出了電纜組合絕緣的概念，該電纜組合絕緣包括了導(dǎo)體至金屬護套之間的各層，即將導(dǎo)體至金屬護套之間的各層視作一個整體，并通過對敷設(shè)試驗中的電纜施以不同的恒定電流值，根據(jù)不同的恒定電流值情況下的導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值、導(dǎo)體的直流電阻值等確定出電纜組合絕緣熱阻推薦值，該電纜組合絕緣熱阻推薦值是綜合考慮了導(dǎo)體至金屬護套之間的各層材料所得出的參數(shù)值，因此更接近于該電纜實際的絕緣熱阻情況，從而在根據(jù)該電纜組合絕緣熱阻推薦值推導(dǎo)計算電纜載流量時，所得到的電纜載流量也更精確。圖1是本發(fā)明的電纜組合絕緣熱阻的確定方法的流程示意圖；圖2是其中一個具體試驗中的組合絕緣等值熱阻與導(dǎo)體溫度的擬合曲線示意圖。具體實施例方式考慮到交聯(lián)聚乙烯絕緣材料與溫度的強相關(guān)性、皺紋護套電纜的不規(guī)則結(jié)構(gòu)、金屬護套內(nèi)氣隙的存在、以及緩沖層阻水帶等材料的熱阻系數(shù)與主絕緣的較大的差異，本發(fā)明提出組合絕緣的概念，即將導(dǎo)體至金屬護套之間的各層當(dāng)做一個整體，用該整體的熱阻來表達其在電纜散熱中的作用，以期實現(xiàn)電纜載流量的準(zhǔn)確計算。為了得到電纜的組合絕緣熱阻值，本發(fā)明建議在電纜出廠時通過截取一段電纜進行單根電纜的空氣敷設(shè)、直埋敷設(shè)溫升試驗，通過試驗獲得組合絕緣熱阻推薦值，作為電纜的基本參數(shù)存檔，在電纜投入使用后進行電纜載流量的計算時，可以直接采用組合絕緣熱阻推薦值，從而可以實現(xiàn)電纜載流量的準(zhǔn)確計算，這種方式很好地切合了工程實際，可操作性強，從而為解決工程實際問題提出了很好的思路。參考圖1所示，是本發(fā)明所推薦的電纜出廠時對電纜組合絕緣熱阻進行確定的確定方法的流程示意圖，其包括步驟步驟S101:分別設(shè)定恒定電流值，并分別對敷設(shè)的電纜施加該恒定電流值，進入步驟S102;步驟S102:分別測量并記錄該電纜的運行狀態(tài)到達穩(wěn)態(tài)后的導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值，進入步驟S103;4步驟S103:分別根據(jù)各恒定電流值、導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值以及電纜導(dǎo)體的交流電阻值，計算確定出對應(yīng)的電纜組合絕緣熱阻值，進入步驟S104;步驟S104:根據(jù)各導(dǎo)體溫度值、電纜組合絕緣熱阻值，確定該電纜的電纜組合絕緣熱阻推薦值。其中，上述根據(jù)恒定電流值、導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值、導(dǎo)體交流電阻值，計算確定對應(yīng)的電纜組合絕緣熱阻值時，考慮到電纜在通有交流電流時的交流電阻與其未運行狀態(tài)下的直流電阻值有所差異，而對于廠家而言，盡管在電纜運行過程中、進入穩(wěn)態(tài)之后測量其交流電阻值可以實現(xiàn)但卻需要更大的成本，或者雖然可以是測得試驗中的交流電阻值后將其換算為試驗時導(dǎo)體溫度值對應(yīng)的交流電阻值，但是，在這種大型試驗應(yīng)用的情況下，對運行狀態(tài)中的電纜的交流電阻值的測量有一定的困難且需要較大的成本，因此，通?？紤]在將電纜敷設(shè)之前或者是電纜敷設(shè)后、未對其通以電流之前測其直流電阻值，即，在步驟S101之前，還可以包括步驟步驟SIOO:測量電纜的直流電阻值。此時，在步驟S103中計算電纜組合絕緣熱阻值時，可以是根據(jù)導(dǎo)體溫度值、直流電阻值計算出對應(yīng)的交流電阻值之后，再根據(jù)該交流電阻值實現(xiàn)電纜組合絕緣熱阻值的計算，即在上述測得導(dǎo)體溫度值和金屬護套溫度值之后，計算電纜組合絕緣熱阻值之前，還包括步驟根據(jù)根據(jù)所述導(dǎo)體溫度值、所述直流電阻值，計算出各導(dǎo)體溫度值對應(yīng)的交流電阻值。此時，在步驟S103中，即可根據(jù)所得到的交流電阻值，并結(jié)合恒定電流值、導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值實現(xiàn)電纜組合絕緣熱阻值的計算，電纜組合絕緣熱阻值可通過下式進行計算T丄=AT/I2R其中，^表示電纜組合絕緣熱阻值，AT為導(dǎo)體溫度值與金屬護套溫度值的差值，I為恒定電流值，R為交流電阻值。在通過設(shè)定各個不同的恒定電流值進行試驗來得到電纜組合絕緣熱阻推薦值時，具體要設(shè)定的恒定電流值的個數(shù)、以及各恒定電流值的具體值，可以自由設(shè)定，例如將恒定電流值選取為載流量初值的50%、60%、70%、80%、90%、100%、110%等等，再根據(jù)試驗結(jié)果進行調(diào)整，最后給出電纜組合絕緣熱阻的推薦值，其中，載流量初值可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的方法進行計算得出。以下針對其中設(shè)定的某一個恒定電流值為例，對本發(fā)明方案所提出的通過將該恒定電流值施加到所敷設(shè)的電纜上，并據(jù)此得到電纜組合絕緣熱阻值的過程進行詳細說明。在進行試驗時，可以是通過截取一定長度的電纜進行敷設(shè)來實現(xiàn)，該電纜的長度可以在考慮兩端邊界影響的基礎(chǔ)上自由選取，例如20米左右等等。在截取了一定長度的電纜、尚未將該電纜敷設(shè)之前，考慮到電纜導(dǎo)體在未施有電流情況下的直流電阻值和施加有交流電流的情況下的交流電阻值有所不同，可先測量該段電纜的直流電阻值，并將該直流電阻值記錄下來以便在后續(xù)過程中使用，具體測量電纜的直流電阻值的方式可以與現(xiàn)有技術(shù)中已有的方式相同，在此不予贅述。5在測得了電纜的直流電阻值后，可將該電纜敷設(shè)，這里的敷設(shè)方式可以是空氣敷設(shè)、直埋敷設(shè)這兩種方式中的任意一種，空氣敷設(shè)時，可以將電纜放置在電纜支架上，置于空氣中；直埋敷設(shè)時，需要開挖的電纜溝的深度、寬度等，對于不同的電纜，可以相同也可以有所差異，為了能夠盡量符合電纜投入使用后的實際應(yīng)用狀況，也可以是根據(jù)電纜購買方在應(yīng)用電纜時的具體應(yīng)用環(huán)境確定所開挖的電纜溝的深度和寬度。在將電纜敷設(shè)好后，即可對該電纜施加恒定電流值并進行測量。以其中某個恒定電流值為例，對該電纜施以該恒定電流值，并通過熱電偶或其它方式實時測量并記錄電纜導(dǎo)體溫度、金屬護套溫度等，還可以同時測量并記錄電纜表皮溫度和環(huán)境溫度。當(dāng)電纜的運行狀態(tài)到達穩(wěn)態(tài)后，記錄下穩(wěn)態(tài)電纜導(dǎo)體溫度值、穩(wěn)態(tài)金屬護套溫度值，后續(xù)過程中的計算過程以該穩(wěn)態(tài)電纜導(dǎo)體溫度值、穩(wěn)態(tài)金屬護套溫度值為基礎(chǔ)進行。其中，穩(wěn)態(tài)的確定方式，可以是以所測得的電纜導(dǎo)體溫度值進行判斷，當(dāng)在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)所測得的電纜導(dǎo)體溫度值的變化范圍并不超過預(yù)設(shè)變化范圍時，即可判定電纜運行狀態(tài)進入了穩(wěn)態(tài)，該判定方式可以是與現(xiàn)有技術(shù)中的相同，在此不予贅述。在得到電纜進入穩(wěn)態(tài)后的電纜導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值后，可據(jù)此來反推得到該電纜的組合絕緣熱阻值，由于電纜導(dǎo)體與金屬護套之間的溫差A(yù)T等于電纜發(fā)熱和組合絕緣熱阻值^的乘積，因此，通過試驗中所得到的電纜發(fā)熱(包括導(dǎo)體發(fā)熱量W。和絕緣介損Wi，在試驗中可以不加電壓只加大電流，此時絕緣介損Wi的值為O)以及組合絕緣上的溫降A(chǔ)T進行反推，從而可以得到組合絕緣熱阻值為T丄=AT/(Wc+0.5WO=AT/Wc=AT/I2R(1)其中，R表示電纜在進入穩(wěn)態(tài)后的交流電阻值，該交流電阻值R可以根據(jù)直流電阻值、進入穩(wěn)態(tài)后的電纜導(dǎo)體溫度值進行確定，具體的確定方式可以是現(xiàn)有技術(shù)中已有的方式，在此不予贅述。在通過施加多個恒定電流值、進行多次電纜溫升試驗(包括空氣敷設(shè)和直埋敷設(shè))后，根據(jù)試驗所得到的結(jié)果，按照上述公式(l)，可以得到每次試驗條件下的電纜組合絕緣等值熱阻，從而可以對所得到的這些電纜組合絕緣等值熱阻，采用一定的方式，確定出該電纜的組合絕緣熱阻推薦值。在本發(fā)明方案的一個具體試驗中，采用的電纜是嶺南電纜廠的630mr^單芯電纜，在通過對其施加不同的恒定電流值，所測得的進入穩(wěn)態(tài)后的電纜導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值、以及反推所得到的組合絕緣等值熱阻如下表1所示6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1由單根電纜溫升試驗值反推的組合絕緣熱阻(Km/W)從上表l中可以看出，不論是空氣敷設(shè)還是直埋敷設(shè)，組合絕緣的等值熱阻與電纜導(dǎo)體溫度(也是靠近導(dǎo)體的主絕緣的溫度)有很強的相關(guān)性，這是因為大約在[50，ioo]t:的范圍，XLPE的熱阻系數(shù)隨溫度呈下降趨勢，尤其在[so，100]t:的范圍內(nèi)下降很快，導(dǎo)致了高溫區(qū)包括XLPE主絕緣在內(nèi)的組合絕緣等值熱阻的降低。在得到上表l中所示出的測量值和反推得到的組合絕緣等值熱阻后，即可給出相關(guān)的電纜組合絕緣推薦值，該電纜組合絕緣熱阻推薦值可以是以導(dǎo)體溫度值與組合絕緣熱阻推薦值一一對應(yīng)的方式給出，即某個導(dǎo)體溫度值對應(yīng)某個特定的組合絕緣熱阻推薦值；也可以是根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)，擬合出導(dǎo)體溫度與組合絕緣熱阻值的關(guān)系曲線，參見圖2所示，是本發(fā)明根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)擬合出的導(dǎo)體溫度與反推組合絕緣熱阻的關(guān)系示意圖；也可以是針對相應(yīng)的導(dǎo)體溫度段，分別給出對應(yīng)的組合絕緣熱阻推薦值，如表2中所列出的不同范圍的導(dǎo)體溫度對應(yīng)的組合絕緣熱阻推薦值。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2電纜組合絕緣等值熱阻推薦值(Km/W)需要說明的是，上表l、表2及附圖2中所得到的結(jié)果，是在嶺南電纜廠630mm2單芯電纜的試驗上得到的，故只適合于該電纜。在通過上述過程得到電纜的組合絕緣熱阻推薦值之后，電纜出廠時，可作為電纜的基本參數(shù)進行存檔，在電纜投入使用后，即可根據(jù)該些組合絕緣熱阻推薦值來計算電纜載流量或者是進行其他的相關(guān)操作，以實現(xiàn)對電纜的運行狀態(tài)的監(jiān)控或者其他目的。在根據(jù)該些組合絕緣熱阻推薦值來計算電纜載流量時，應(yīng)選取其主絕緣長期允許最高工作溫度(如XLPE為90度)所對應(yīng)的電纜組合絕緣熱阻值，并根據(jù)該電纜組合絕緣熱阻值進行電纜載流量的計算，其中，根據(jù)電纜組合絕緣熱阻推薦值確定電纜載流量的方式可以是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的方式進行，在此不予贅述。以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種電纜組合絕緣熱阻的確定方法，包括步驟分別設(shè)定各恒定電流值，并分別對敷設(shè)后的所述電纜施加該恒定電流值；分別測量并記錄所述電纜的運行狀態(tài)到達穩(wěn)態(tài)后的導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值；分別根據(jù)所述恒定電流值、所述導(dǎo)體溫度值、所述金屬護套溫度值、以及所述電纜的交流電阻值，計算確定出對應(yīng)的電纜組合絕緣熱阻值；根據(jù)各導(dǎo)體溫度值對應(yīng)的各所述電纜組合絕緣熱阻值，確定所述電纜的電纜組合絕緣熱阻推薦值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜組合絕緣熱阻的確定方法，其特征在于在設(shè)定各恒定電流值、對敷設(shè)后的電纜施加該恒定電流值之前，還包括步驟測量所述電纜的直流電阻值；在測量并記錄所述導(dǎo)體溫度值和金屬護套溫度值之后、計算確定電纜組合絕緣熱阻值之前，還包括步驟根據(jù)根據(jù)所述導(dǎo)體溫度值、所述直流電阻值，計算出各導(dǎo)體溫度值對應(yīng)的所述交流電阻值。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電纜組合絕緣熱阻的確定方法，其特征在于，采用下述公式計算所述電纜組合絕緣熱阻值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，^表示電纜組合絕緣熱阻值，AT為導(dǎo)體溫度值與金屬護套溫度值的差值，I為所加恒定電流值，R為交流電阻值。4.一種電纜載流量計算方法，包括步驟根據(jù)所述電纜主絕緣長期允許最高工作溫度，確定對應(yīng)于所述最高工作溫度的電纜組合絕緣熱阻推薦值；根據(jù)所述電纜組合絕緣熱阻推薦值確定電纜載流量；所述電纜電纜組合絕緣熱阻推薦值的確定方式包括分別設(shè)定各恒定電流值，并分別對敷設(shè)后的所述電纜施加該恒定電流值；分別測量并記錄所述電纜的運行狀態(tài)到達穩(wěn)態(tài)后的導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值；分別根據(jù)所述恒定電流值、所述導(dǎo)體溫度值、所述金屬護套溫度值、所述電纜的交流電阻值，計算確定出對應(yīng)的電纜組合絕緣熱阻值；根據(jù)各導(dǎo)體溫度值對應(yīng)的各所述電纜組合絕緣熱阻值，確定所述電纜的電纜組合絕緣熱阻推薦值。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電纜載流量計算方法，其特征在于在設(shè)定各恒定電流值、對敷設(shè)后的電纜施加該恒定電流值之前，還包括步驟測量所述電纜的直流電阻值；在測量并記錄所述導(dǎo)體溫度值和金屬護套溫度值之后、計算確定電纜組合絕緣熱阻值之前，還包括步驟根據(jù)根據(jù)所述導(dǎo)體溫度值、所述直流電阻值，計算出各導(dǎo)體溫度值對應(yīng)的所述交流電阻值。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電纜載流量計算方法，其特征在于，采用下述公式計算所述電纜組合絕緣熱阻值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，^表示電纜組合絕緣熱阻值，AT為導(dǎo)體溫度值與金屬護套溫度值的差值，I為恒定電流值，R為交流電阻值。全文摘要本發(fā)明提出電纜組合絕緣的概念，并給出電纜組合絕緣熱阻的確定方法，該電纜組合絕緣包括了導(dǎo)體至金屬護套之間的各層，即將導(dǎo)體至金屬護套之間的各層視作一個整體，并通過對敷設(shè)試驗中的電纜施以不同的恒定電流值，根據(jù)不同的恒定電流值情況下所測得的導(dǎo)體溫度值、金屬護套溫度值，并結(jié)合恒定電流值、導(dǎo)體的電阻值等確定出電纜組合絕緣熱阻推薦值，該電纜組合絕緣熱阻推薦值是綜合考慮了導(dǎo)體至金屬護套之間的各層材料所得出的參數(shù)值，因此更接近于該電纜實際的絕緣熱阻情況，從而在根據(jù)該電纜組合絕緣熱阻推薦值推導(dǎo)計算電纜載流量時，所得到的電纜載流量也更精確。文檔編號G01R31/00GK101692110SQ200910192809公開日2010年4月7日申請日期2009年9月29日優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日發(fā)明者張堯,張澤華,湯毅,牛海清,王曉兵,羅真海申請人:廣東電網(wǎng)公司廣州供電局;華南理工大學(xué)