BP神经网络模型用于单芯电缆导体温度的动态计算

电力电缆导体温度动态计算方法一直是电缆设计、运行管理和电力调度所关注的问题,但用BP神经网络作此研究很少,为此,提出了以电缆运行电流和电缆实时表面温度为基本参量,考虑电缆敷设环境因素,并利用已有的110 kV XLPE单芯电缆运行试验数据作为训练学习数据的BP神经网络模型.研究分析结果表明:该BP神经网络模型具有较高的...     

材料热阻系数取值对10kV三芯电缆导体温度计算的影响

为了在10 kV三芯电缆导体温度实时计算中规范材料热阻系数的取值,通过三芯电缆导体至表面的传热关系进行三芯电缆各层结构材料热阻系数归一化灵敏度计算,分析各层结构材料热阻系数取值准确度对导体温度的不同影响。以计算结果为基础,设计在不同敷设环境下的多组阶跃升流实验;结合实验数据,利用ANSYS有限元进行不同变量情况下的导体温度变化仿真分析。结果表明,导体温度对填充层及内护套材料热阻系数灵敏度最为敏感,灵敏度会随导体电流增大而增大;空气敷设下的灵敏度高于土壤敷设。     

高压单芯电缆线路入地电流分流系数研究

电力工程接地设计时,为使接触电势满足规范要求,一般要考虑架空地线分流影响,尽量降低入地电流大小,从而降低地网电位升.现有接地设计规范提供配电装置采用架空线路出线时的架空地线分流系数计算公式,但对于高压电缆线路出线,电缆金属护层的入地电流分流系数未提供计算依据.本文基于某项目400 kV电缆线路,对电缆金属护层的入地电流...     

单芯电缆载流量迭代算法研究及试验验证

建立了基于IEC 60287电缆栽流量计算的迭代算法;用此算法计算典型电缆线路的载流量与IEC算法的结果比较,两者相近,但迭代算法的精确度和适用范围都比IEC算法要好,理论上验证了迭代算法的正确性;在国网电科院进行单芯电缆载流量试验,将电缆各层温度和层间温差的实测值与迭代计算值比较,发现两者基本吻合.迭代算法可用于精确计算结构不相同、负荷电流不均匀多回路、大环流电缆的载流量,并可用于计算电缆本体各部分的运行温度,为电缆的状态监测提供理论支持.     

环境温度和环境热阻对单芯电缆导体温度计算灵敏度的影响分析

为了定量掌握运行环境对电缆导体温度的影响程度,以IEC60287电缆稳态温升公式为基础,推导出环境温度和环境热阻对导体温度影响的局部灵敏度公式。采用局部灵敏度分析法对影响电缆导体温度的2个环境因素进行分析,并进行了电缆温升试验。理论分析与试验结果表明,稳态运行下的电缆,导体温度直接受环境温度影响,环境温度越大则影响越明显,基本呈线性递增;环境热阻对导体温度的影响比较稳定,随着加载电流增大至另一个稳态,灵敏度系数只有小幅升高。     

高压电缆导体动态温度分层计算法

针对当前采用传热学数值解法计算高压电缆导体动态温度(如有限差分法、有限元法、边界元法等)存在参数多、建模复杂等问题,提出采用分层法来细分热传导过程,并利用热传导方程推导出N元一次方程组进行近似求解。该方法计算过程简单,相关试验数据结果验证其适用于实际工程应用。     

电缆导体温度实时计算的数学方法

为准确实时计算运行中电力电缆线路导体温度以掌握电缆真实载流量,根据电缆等效热路与电路在数学形式上相同的特点,用电路中的节点电压法求解电缆热路问题并提出了解决上述问题的数学方法。研究证明,通过实测电缆外护套表面温度可算出实时电缆导体的温度。     

三芯电缆实时导体温度实时解析与计算方法

针对目前难以直接测量运行电缆导体温度的问题,将10 kV三芯电缆热路简化为只含一个等效热容和一个等效热阻的暂态热路,利用一阶热路的响应实现电缆实时导体温度的解析计算;同时,在试验场进行了阶跃电流试验和周期负荷载流量试验,测量电缆导体温度和外皮温度.根据测量的电缆外皮温度和加载的负荷电流计算出试验电缆的实时导体温度,对比发现导体温度的实时计算值与测量值吻合度较高,验证了该计算方法的正确性.该解析计算方法易于实现、计算准确,不仅可用于计算常用敷设方式下不同回路三芯电缆实时导体温度,还可根据电缆当前运行状态适当调整负荷电流,在保证安全的前提下提高现有电缆线路的输电能力.     

单芯电缆热时间常数的理论计算与试验研究

由于电缆热容的存在,当施加阶跃电流时,电缆温度随时间逐渐变化,经一段时间后达到热稳态,导体温度变化的速度一般用热时间常数来反映。为此,以单芯电缆为研究对象,介绍了电缆热时间常数;建立了电缆本体及周围介质的暂态热路模型并进行简化等效;计算了空气敷设和直埋敷设单芯电缆的热时间常数;并在试验现场进行了阶跃电流下的单芯电缆温升试验,通过对实测导体温度暂态过程的曲线拟合求得了电缆实际的热时间常数,验证了理论计算的正确性。电缆的热时间常数可用于估算阶跃电流作用下的导体暂态温度响应、以及到达最高允许温度所需要的升温时间,为电缆的运行状态监测及故障预警提供理论支持。     

外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算与试验

导体温度是反映电缆运行状态的关键因素,因而有必要实现对它的监控。实际中对运行电缆导体温度的直接测量难以实现,工程中常采用计算的方式来获取,而复杂多变的电缆外部因素使得对导体温度的精确计算也非常困难。为此,在电缆外皮温度监测的基础上,建立了单芯电缆暂态热路的数学模型;分别推导出只考虑电流变化和只考虑表皮温度变化两种情况下的暂态温升递推公式,进而推导出单芯电缆暂态温度的完整叠加公式;并采用经典4阶Runge-Kutta法求解微分方程组计算电缆本体温度。同时编制了电缆暂态计算软件,可根据电缆外皮温度的监测,计算电缆导体和金属护套暂态温度。为验证暂态模型和软件编制的正确性,在试验现场进行了单芯电缆暂态温升试验,并将计算结果与试验测得的温度数据进行了对比验证。结果表明,基于电缆外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算具有较高的精度,可用于单芯电缆实际运行中的温度控制、电缆状态监测及其故障预警等方面。     

防火带材对高压电缆载流量和温度监测影响研究

为评价防火带材对电缆载流量和温度的影响,搭建220 k V电缆载流量验证平台,结合热路模型试验分析了不同类型防火带材对高压电缆载流量及监测温度影响。分析数据表明,线芯温度稳定在90℃时,陶瓷纤维、PVC以及橡胶3类防火带材绕包内外温差与线芯和环境温差之比分别为29.44%,4.74%及4.52%,橡胶类防火带材散热效果最优,PVC防火带材稍逊于橡胶类防火带材,两者散热性能远优于陶瓷纤维防火带材;采用绕包陶瓷纤维,PVC以及橡胶类防火带材电缆最大允许载流量为非绕包载流量的81.9%,96.2%,96.4%,且当电缆达到最大允许载流量时,3类防火带材表面温度分别为38.7℃,52.7℃,52.9℃,低于未绕包防火带材电缆外护层表面最高允许温度55℃。因此,对于分布式光纤测温系统,电缆线路表面温度报警阈值应相应降低,确保最大载流量情况下线芯温度不超过90℃。     

计及轴向传热的中低压单芯电缆导体温升状态空间模型

电力电缆导体温度可为线路载流量及运行状态的评估提供依据。然而,在当前电缆温度计算中,导体的轴向温度分布通常被忽略,无法准确描述电缆运行的热动态过程。为此,基于热平衡原理,在状态空间内提出了计及轴向传热的中低压单芯电缆导体的温升模型。为克服模型参数难以确定的问题,提出了基于粒子群优化算法的电缆热路参数辨识方法。为验证模型精度,建立了电缆温升实验平台,在不同电流下对空气中敷设电缆进行了轴向温升实验。计算结果与实验结果的对比表明,当电缆存在轴向温度梯度时,所提状态空间模型结果精度高于IEC60287标准模型,能够满足中低压单芯电缆导体在不同电流条件下的轴向温升计算要求。     

220 kV单芯交流电缆蛇形敷设下热机械效应有限元分析

为了获取蛇形敷设下220 kV单芯交流电缆发生热机械效应后的受力情况,利用有限元分析方法进行了建模和仿真。根据现场工况和电缆结构特点建立了相邻两个夹具之间的电缆二维模型,利用热机械耦合法分析了电缆在额定载流量下的温度分布和应力分布,并从数值上分析了不同位置处的应力情况。结果表明,电缆中间自由段部分的应力明显小于两端,铜导体和铝护套在端部的应力超过了它们的屈服强度,容易发生危险。此研究可为实际敷设和日常巡检提供理论和数据参考。     

基于导线温度模型的线路动态容量误差分析

简要介绍了用于输电线路容量计算的导线温度模型的原理,该模型引入热传递系数,避免了气候模型中因快速变化而引起的测量误差,适用于导线温度高和风速小的情况;给出了模型的误差来源,包括估算日照热增益和辐射散热、模型中热传递系数的近似取值以及导线温度和电流的测量;详细分析了热传递系数的近似取值带来的影响,结果表明此影响甚微,可忽略;简单讨论了减小容量计算误差的方法.     

海底电力电缆过载能力分析及其试验验证

基于海底电缆导体的温升原理,对其过载电流进行理论分析,并利用海底电缆热循环试验系统对典型110 kV海底电缆进行过载试验并进行数据拟合、分析,证明了对于某特定海底电缆在运行中的过载能力由海底电缆导体初始温度和过载时间决定。利用MATLAB函数曲线分析这2个因素对海底电缆过载能力的影响,得出其随着导体初始温度和过载时间的增大而减小的结论。结合2条海底电缆短时过载导体温升曲线的比较,提出一种短时过载情况下导体温升的简易算法,利用试验数据验证了该方法的可行性,为实际生产提供了参考。     

热历史过程对XLPE电缆热历史温度的影响研究

文中采用差式量热扫描(DSC)法对实际服役的交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘的热历史过程进行研究,发现不同XLPE试样的DSC一次升温曲线存在着明显差异,具体表现为不同试样热历史峰的位置、大小及形状存在着较大差异,甚至有些试样观察不到热历史峰。为了研究上述差异产生的原因,对不同温度不同热老化时间的XLPE试样进行了DSC测试,当XLPE电缆绝缘所经历的热历史温度高于熔融温度时,DSC一次升温曲线上不会有热历史峰出现,此时DSC曲线的变化主要由热氧降解对XLPE晶体结构的破坏所引发。当XLPE电缆绝缘所经历的热历史温度低于熔融温度时,在DSC一次升温曲线上就会观察到热历史峰,XLPE电缆绝缘处于该热历史温度的时间越长,则热历史峰的面积越大,热历史峰的峰值温度越高,甚至有可能高于实际的热历史温度。     

基于张力的输电线路动态增容系统

开发了一种实时监测输电线路张力和气象条件动态确定线路输送容量的增容系统,使用气候模型和导线温度模型,通过现场试验和回归分析方法建立导线张力和平均温度的数学关系式,利用张力测量值推算得导线平均温度,结合数据采集与监控(SCADA)系统提供的线路实时负荷电流,计算确定线路的最大输送容量.系统由多个装在耐张塔上的数据采集终端和主站的监控管理平台组成,数据采集终端与监控平台通过移动通信网络GPRS/GSM方式进行数据传输.系统根据不同的条件研究回归分析统计方法,确定了重要的导线张力-平均温度三次曲线关系式,大大提高了容量计算的准确度.     

多回单芯电力电缆并联运行护套感应电压的计算与分析

为研究多回电缆并联运行护套感应电压对电缆运行安全和人身安全的影响,提出了适用于并联电缆护套感应电压的计算方法。以电磁感应定律为基础,先建模计算负荷电流在各回电缆线路的具体分配,再据此推导不同护套接地方式的多回并联运行电缆护套开口感应电压和护套沿线最大值感应电压的计算。以双回电缆并联运行为算例,分别编程求解了该方法和现有文献方法在几种典型敷设方式下的护套感应电压。并以数字仿真结果为参考对比分析了误差大小,结果证明了该方法的正确性。通过分析几种因素对护套感应电压的影响发现:并联运行电缆护套感应电压相对于单回电缆可能增大很多,选择交叉互联接地和品字形相序排列能显著降低并联电缆护套感应电压。     

高导热多胶粉云母带研制过程中的几个问题

加入高导热填料制造高导热多胶粉云母带，使云母带的制造工艺和成型工艺与普通云母带相比发生了较大变化，产生了许多新的问题，如胶含量与填料含量的矛盾、拉伸强度降低、挤出胶的胶化时间无法测定等需要解决的问题，论文提出了解决这些问题的方法。