摘 要:冷缩终端已被广泛应用于 10 kV 交联聚乙烯(XLPE)电缆线路,分析并掌握其运行特性是评估电缆运行状态的重要一环,也是实现电缆线路运行状态检修的基础。为此,设计了电缆温升试验平台,采用 1 种常用的 10 kVXLPE 电缆冷缩终端,实测了不同载流量条件下电缆终端单相的热稳态温度分布,依据传热学理论推算出等值的电缆终端护套层导热系数为 0.024 W/(m·℃)。并建立了电缆终端单相的传热学数学模型,对理论计算和 3 维建模仿真结果与试验实测结果进行分析对比。试验结果、理论计算和仿真结果均表明:护套内层和外层的热稳态温度随电缆的载流量增加均呈非线性递增关系,这验证了模型的正确性,因此可使用此模型预测和分析实际 10 kV 电缆冷缩终端热稳态时的温度分布。
关键词:交联聚乙烯电缆;冷缩终端;温升试验;温度分布;飞鹤线缆
通过温升试验测得了电缆护套内层和外层的温度值,在同样的环境温度下,2 者随试验电流的增加而近似线性增加。为揭示电缆终端护套内层和外层的温度分布随试验电流的变化规律,有必要从
1)文中设计的试验平台可以测得真实的 10 kV交联聚乙烯电缆终端热稳态温度分布结果,并由此可推定电缆终端护套层的等值导热系数,该试验方法可以推广应用于其他型号的电缆终端的材料热参数测量。
2)10 kV 交联聚乙烯电缆终端护套内层和外层的热稳态温度随电缆的载流量增加呈非线性递增关系。
3)试验条件下的理论模型计算结果和 3 维仿真结果与试验的实测结果相符,验证了理论模型和3 维仿真模型的正确性,可以作为预测和分析实际10 kV 电缆终端热稳态温度分布的依据。
在电缆终端结构与材料热性参数、电流和环境温度已知的条件下,求解以护套内层温度 θ1和护套外层温度θ2为变量的式(1)−式(3)构成的非线性方程组,即可得到电缆终端的温度分布。反之,通过试验实测已知电流和环境温度下的护套内层温度和外层温度,可以获知护套层的等值热传导系数和空气对流换热系数。
伴随中国城市电网的升级改造,电缆线路在城市配电网中的比例呈现逐年上升的趋势,电缆事故也随之呈现多发势态,配网电缆的运行状态日益受到供电企业的关注。电缆事故的统计数据表明,电缆的中间接头、终端接头往往是电缆绝缘的薄弱环节,而且很大程度上受到施工人员接头制作技术水平的影响。因此,掌握电缆接头的运行状态可以有效提高电缆线路的运行可靠性。目前,针对电缆载流量以及电缆敷设的热分布已进行了大量研究,但对于接头部分的热分布问题尚缺乏基础性的研究。电缆的温度分布和电缆载流量有内在联系,电缆过负荷会引起电缆局部的提前老化而大大缩短电缆的运行寿命,降低电缆的运行可靠性。因此有必要分析电缆终端接头的温度分布随电缆载流量的变化规律,为电缆终端运行状态检测提供科学依据。