电力电缆在线测温及载流量监测的研究进展与应用

来源：fun88备用    发布时间：2024-01-19 19:21:20

  目前，厂家在生产高压／超高压电缆产品时，已将感温光纤直接安放在电缆内部，对电缆各层温度进行全线)。一方面，这比传统方式，即在敷设电缆的同时敷设一根感温光纤要经济得多；另一方面。由于光纤放置在电缆绝缘表面，能直接测量电缆绝缘温度，不受环境影响，实时性好，且测量精度也大大提高。

  在测得电缆的外护套表面温度或绝缘表面温度后．一项重要的工作就是要建立护套表面温度或绝缘表面温度与电缆线芯温度或载流量之间的对应关系，从而能够根据测得的温度值推算电缆线芯温度，评估实际负荷情况，了解负载裕度。并进一步对负荷做到合理调度。这涉及到电力电缆的热路和热场问题。这方面的研究已经开展了相当长一段时间．较为简单的是利用集中参数热路模型，将电缆线路简化为对应的集中参数热路后，进行计算。这种方法相对简单，计算量小，应用比较广泛，但计算误差可能稍大。通常认为，利用热场进行的数值计算能获得较为精确的结果，即利用有限元或有限差分方法，对电缆本体及周围敷设空间进行划分．并根据不一样的部位具有的热特性、所满足的热状态方程及边界条件，进行求解计算。例如，利用极坐标和直角坐标组合的方式，对电缆及周围环境分别划分的网格，如图3所示。

  图中区域1和2为电缆控制区，而区域3为周同环境区域。这种方法目前研究较多，但运算相对复杂，且仍未有公认的有效算法。

  目前，电缆厂家在生产高压／超高压电力电缆时．不仅将感温光纤直接放置于电缆内部，还提供与之配套的电缆温度监测装置以及光纤测量温度与线芯温度之间的对应转换关系．这样，采集信息传入计算机后，可实时监测光纤测量的电缆绝缘表面温度以及线芯温度。这种配套软件据称在国外已有销售，但在国内还未见有应用的实例。

  与我国相比．国外发达国家的电缆平均故障率较低。其中一个重要的原因是国外较早开展了对电缆系统有效的在线监测工作。而温度在线监测是其中很重要的一个方面。下面，对国外近年的一些应用情况做简要介绍。2004年，在维也纳城市的北部区域建造了一条5．2km长400kV电缆线kV的架空线连接。在该电缆线路中，采用了实时热状态监测系统，具有地下高压电缆及其配件热力学性能连续监测的能力，它使运行人员能利用实时条件而不是使用传统的估算来获得电缆的运行等级16l。它的实时热状态监测系统包括两个主要部分：第一个部分是远程数据获取系统DAS(DataAcquisitionSystem)，它通过合适的传感器收集电缆物理变量的所有信息(电缆及感温光纤的敷设情况如图1所示)。其它部分本质上是从传感器接收所有数据的计算机，通过合适的软件计算来评估电缆的实时性能——暂态情况和稳态情况。软件能够监测电流条件和系统运作情况，预报过载容量，或者监测电缆周围的可能环境变化。从而预报可能的紧急状况，使系统最优化

  运行或进行预防测量。另一个例子是2004年丹麦电网充电运行的两回路三相400kV挤出绝缘电缆。电缆的敷设如图4所示。为了验证预先的计算，沿每条回路的中间相电缆包绕了一根管道．而在管道中放置一根塑料光缆。2005年，分布式温度监测装置得以安装，以监测电缆全线并发现热点。分布式温度监测系统直接向控制中心的监视控制与数据采集SCADA(supen，isoryControlAndDataAcquisition)系统发送警报。共有两个报警级别．一是当光缆温度超过50℃时提出警告：二是当导体温度接近90℃(光缆温度大约为70℃)时报警。

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