王彥文,張旭然,高 彥,王 樂(lè),武靈杰

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 機(jī)電與信息工程學(xué)院,北京 100083;2.中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 華北電力試驗(yàn)研究院,北京 100040)

隨著礦山采掘設(shè)備裝機(jī)容量的不斷增加,礦用電力電纜的使用量也同步增長(zhǎng),電纜故障的概率相應(yīng)增大。煤礦井下工況條件復(fù)雜,其空間狹小、環(huán)境濕度大、設(shè)備錯(cuò)綜復(fù)雜且污濁等級(jí)高[1],電力電纜的絕緣容易發(fā)生劣化且其散熱也會(huì)受到煤塵的影響。在煤礦供電事故中,電纜故障的占比超過(guò)60%[2-3],而電纜故障最終表現(xiàn)為絕緣劣化甚至失效。電纜運(yùn)行過(guò)程中線芯導(dǎo)體的異常溫升是電纜故障的極早期特征[4],高溫使電纜絕緣介質(zhì)發(fā)生絕緣劣化,易引發(fā)漏電、短路及電纜放炮等故障,進(jìn)而導(dǎo)致電纜火災(zāi),威脅井下作業(yè)人員安全,甚至?xí)l(fā)礦難[5-6]。例如,交聯(lián)聚乙烯電纜線芯的最高工作溫度為90 ℃,當(dāng)線芯溫度高于137 ℃時(shí)則可能發(fā)生絕緣擊穿[7],進(jìn)而引發(fā)電纜內(nèi)因火災(zāi)。因此,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)線芯導(dǎo)體的暫態(tài)溫度是礦用電纜故障預(yù)警技術(shù)的關(guān)鍵。通過(guò)預(yù)測(cè)線芯導(dǎo)體溫度,可以確定電纜內(nèi)因火災(zāi)的報(bào)警溫度閾值,實(shí)現(xiàn)電纜內(nèi)因火災(zāi)預(yù)警,達(dá)到保護(hù)電纜、降低電纜火災(zāi)概率和加強(qiáng)煤礦供電系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)礦用電纜故障在線監(jiān)測(cè)方法開(kāi)展了大量的研究,主要集中在電纜絕緣監(jiān)測(cè)方面。董明[8]運(yùn)用差分法原理,通過(guò)構(gòu)建橋式電路,搭建了可以精確測(cè)量電纜局部放電脈沖信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了高壓電纜絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與診斷。趙永梅[9]針對(duì)礦用電纜絕緣局部放電的物理現(xiàn)象,在電纜絕緣局部放電等效模型的基礎(chǔ)上,研究了局部放電過(guò)程中弱信號(hào)的去噪方法,提出了基于變分模態(tài)分解和小波閾值重構(gòu)的計(jì)算方法,為基于局部放電法的礦用電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。LIU等[10]提出了一種考慮分布電容的快速正負(fù)直流疊加電纜在線監(jiān)測(cè)方法,減少了監(jiān)測(cè)時(shí)間,避免了水樹(shù)枝對(duì)測(cè)量精度的影響。GARRO U等[11]對(duì)來(lái)自各種傳感器的大量局部放電數(shù)據(jù)進(jìn)行了前瞻性思考,提出了一種可測(cè)量中壓電纜、其附件和配電變壓器局部放電信號(hào)的羅氏線圈優(yōu)化設(shè)計(jì)。陳會(huì)峰等[12]對(duì)比分析了短時(shí)傅里葉變換和傅里葉分析去噪法的原理,提出了基于小波閾值的礦用高壓電纜的局部放電去噪算法。KUMAZAWA T[13]測(cè)量了帶有水樹(shù)枝的電纜的劣化信號(hào),評(píng)估了交流疊加電流和交流擊穿電壓之間的關(guān)系,提出交流疊加電流傾向于隨著電流的增加而線性增加。諶文佳等[14]通過(guò)探測(cè)電纜過(guò)熱釋放的特征氣體,實(shí)現(xiàn)了電纜故障的早期探測(cè)。但是,此時(shí)絕緣介質(zhì)已經(jīng)受到了高溫的損壞,后期仍需對(duì)故障電纜進(jìn)行更換。

上述方法主要通過(guò)局部放電法、疊加交流法、和檢測(cè)電纜絕緣介質(zhì)的熱分解產(chǎn)物等方法監(jiān)測(cè)電纜的絕緣狀態(tài)。但是這些方法不能及時(shí)監(jiān)測(cè)到電纜的異常溫升,其所監(jiān)測(cè)的特征出現(xiàn)時(shí),電纜絕緣已經(jīng)劣化。通過(guò)監(jiān)測(cè)電纜線芯導(dǎo)體的溫度,可對(duì)電纜故障進(jìn)行極早期預(yù)警,從而避免電纜自身高溫對(duì)絕緣的損壞。但是,電纜帶電運(yùn)行狀態(tài)下,無(wú)法直接測(cè)量線芯溫度,只能由可測(cè)量指標(biāo)來(lái)計(jì)算線芯導(dǎo)體的溫度。付文俊[15]梳理了井下電纜火災(zāi)的起因,分析了現(xiàn)有電纜火災(zāi)故障的監(jiān)測(cè)方法,提出了一種基于非接觸紅外纜式線型探測(cè)器的煤礦高壓電纜溫度監(jiān)測(cè)技術(shù),可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)電纜外護(hù)套表面溫度,為電纜線芯溫度預(yù)測(cè)及故障預(yù)警提供了技術(shù)參考。運(yùn)用解析法或者數(shù)值法可以由電纜外護(hù)套表面溫度計(jì)算出電纜線芯的溫度[16-17]。有學(xué)者使用基于數(shù)值法的有限元模型求解線芯溫度,但是該算法計(jì)算量大,且精度會(huì)受到結(jié)構(gòu)劃分及網(wǎng)格尺寸的影響,不適合工程應(yīng)用[18]。

筆者基于熱路解析法,根據(jù)礦用電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和各層材料的參數(shù),計(jì)算出熱路模型中的熱容、熱阻,建立了適用于三芯礦用電纜的暫態(tài)熱路模型算法,并采用分層優(yōu)化的方法降低了熱路模型算法的誤差。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式,證明了優(yōu)化后的暫態(tài)熱路模型滿足電纜線芯溫度預(yù)測(cè)的需求。達(dá)到了由電纜外護(hù)套表面溫度精確推算線芯導(dǎo)體溫度的目的,解決了電纜工作時(shí)線芯溫度無(wú)法直接測(cè)量的難題,為三芯礦用電纜線芯溫度預(yù)測(cè)及故障預(yù)警提供了理論參考。該算法也為電纜內(nèi)因火災(zāi)預(yù)警和報(bào)警溫度閾值的確定提供了新的思路。

1 三等分暫態(tài)熱路模型

1.1 三芯礦用電纜結(jié)構(gòu)及其參數(shù)

煤礦井下6 kV和10 kV供電線路一般采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式運(yùn)行,電纜為三芯或多芯形式。其中,三芯電纜徑向截面上的三相導(dǎo)體呈“品”字形對(duì)稱(chēng)分布,從電纜線芯至外護(hù)套表面分別是線芯導(dǎo)體、絕緣層、絕緣屏蔽層、填充物、繞包帶、內(nèi)護(hù)套、鎧裝層和外護(hù)套[19]。利用其徑向截面上的對(duì)稱(chēng)性,將三芯礦用電纜的徑向截面等分為3個(gè)獨(dú)立的部分,每部分包含一根完整的芯線截面,如圖1所示。本文以MYJV 22-6/6kV-3×50電纜為研究對(duì)象,電纜實(shí)測(cè)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 MYJV 22-6/6kV-3×50電纜參數(shù)[19]

1.2 三等分熱路模型

在電纜徑向截面上,線芯導(dǎo)體的溫度最高,熱量由導(dǎo)體向電纜表皮傳遞。受結(jié)構(gòu)的影響,電纜表皮各點(diǎn)的溫度呈不均勻分布。從圖1可以看出,線芯到外護(hù)套表面a點(diǎn)的傳熱路徑最短,所以該點(diǎn)處的外護(hù)套表面溫度最高。將等分后的每一份都等效為單芯電纜,并單獨(dú)建立線芯至外護(hù)套表面a點(diǎn)的暫態(tài)熱路模型,并計(jì)算每份中各層材料的熱容與熱阻,如圖2所示[20-23]。

圖1 電纜等分示意Fig.1 Schematic diagram of cable bisection

建模時(shí),忽略不同材料之間的接觸熱阻和金屬材料的熱阻,不考慮電纜軸向傳熱的影響。因?yàn)殡娎|填充層不在最短的傳熱路徑上,所以在建立熱路模型時(shí)忽略其熱阻,只考慮等效熱容。

該模型將電纜的每一個(gè)物理層都視為集總熱容體,忽略了材料內(nèi)部瞬時(shí)溫度梯度對(duì)熱路模型算法計(jì)算精度的影響。材料中的熱擴(kuò)散率是衡量材料內(nèi)部溫度變化快慢的指標(biāo),熱擴(kuò)散率越小,材料內(nèi)部溫度傳播的速率越低,溫度梯度越大。

(1)

圖2 電力電纜溫度場(chǎng)熱路模型Fig.2 Thermal circuit model of power cable temperature field

其中,K為材料的熱擴(kuò)散率;γ為材料的導(dǎo)熱系數(shù);δ為該層材料的體積熱容,J/(K·m3)。熱擴(kuò)散率主要取決于材料自身的參數(shù)特性,其與材料導(dǎo)熱系數(shù)成正比,與體積熱容成反比。在非穩(wěn)態(tài)傳熱中,導(dǎo)熱系數(shù)低的材料通過(guò)的熱量低,則材料內(nèi)部的溫度梯度大。同理,體積熱容越大的材料,其內(nèi)部的溫度梯度也越大。

1.3 熱路模型分層優(yōu)化

暫態(tài)熱路模型直接使用同一溫度值來(lái)表示整個(gè)物理層的溫度會(huì)給模型算法的計(jì)算精度帶來(lái)較大影響。分析可知,材料體積熱容是影響溫度梯度的重要因素。為了降低電纜材料內(nèi)部溫度梯度的影響,對(duì)熱擴(kuò)散率較低,且厚度較大的絕緣層、內(nèi)護(hù)套以及外護(hù)套進(jìn)行等熱容分層處理,建立基于分布參數(shù)的礦用電纜等熱容分層暫態(tài)熱路模型。

分別將電纜的絕緣層、內(nèi)護(hù)套和外護(hù)套分為L(zhǎng)層、M層和N層,L、M、N為正整數(shù)。等熱容分層熱路模型如圖3所示。其中,C11～C1L為電纜絕緣層各分層熱容,J/K;P11～P1L為電纜絕緣層各分層損耗,W;R11～R1L為電纜絕緣層各分層熱阻,K·m/W;C″3為填充層及繞包層熱容,J/K;R3為電纜繞包層熱阻,K·m/W;C41～C4M為電纜內(nèi)護(hù)套各分層熱容,J/K;P41～P4M為電纜內(nèi)護(hù)套各分層損耗,W;R41～R4M為電纜內(nèi)護(hù)套各分層熱阻,K·m/W;C61～C6N為電纜外護(hù)套各分層熱容,J/K;P61～P6N為電纜外護(hù)套各分層損耗;R61～R6N為電纜外護(hù)套各分層熱阻,K·m/W。等熱容分層時(shí),相同材料的熱容值相同。依據(jù)材料特性,將分層暫態(tài)熱路模型進(jìn)行合并化簡(jiǎn),如圖4所示(T12～T1L為電纜絕緣層各分層的內(nèi)表面溫度;T41～T4M為電纜內(nèi)護(hù)套各分層的內(nèi)表面溫度;T62～T6N為電纜外護(hù)套各分層的內(nèi)表面溫度)。

圖4中,C1=C′1+C11,P1=P′1+P11,C3=C′2+C″3,P5=P′4+P61,C5=C′4+C61。根據(jù)熱路模型與電路相似的特性,對(duì)熱路模型列節(jié)點(diǎn)方程,得到方程組

圖3 礦用電力電纜分層熱路模型Fig.3 Layered thermal circuit model of mining power cable

圖4 礦用電力電纜分層熱路模型化簡(jiǎn)Fig.4 Simplification of layered thermal circuit model of mining power cable

(2)

其中,t為時(shí)間。將上述方程組整理成矩陣形式,即

(3)

設(shè)初值T(t0)=β,β為初始時(shí)刻的溫度矩陣,則式(3)的解為

(4)

式中,t0為初始時(shí)間;t為時(shí)間。

則可以根據(jù)電纜外護(hù)套表面溫度T0,求解出電纜線芯溫度T1。其中:

(5)

(6)

(7)

A=

(8)

(9)

(10)

1.4 熱路模型參數(shù)的計(jì)算

筆者利用三芯電力電纜導(dǎo)體的 “品”字形對(duì)稱(chēng)分布,將三芯電纜截面做三等分,分割后的每部分包含一根完整的芯線,所以計(jì)算分割后的1/3電纜的對(duì)應(yīng)參數(shù)。

1.4.1 線芯發(fā)熱功率

在高于20 ℃的溫度下,電纜導(dǎo)體的交流電阻通常由式(11)給出。

R=R′(1+Ys+Yp)

(11)

R′=R0[1+α20(T1-20)]

(12)

式中,R為T(mén)1下導(dǎo)體的交流電阻,Ω/m;R′為T(mén)1下導(dǎo)體的直流電阻,Ω/m;Ys為趨膚效應(yīng)因數(shù);Yp為鄰近效應(yīng)因數(shù);R0為20 ℃下導(dǎo)體的直流電阻,Ω/m;α20為線芯導(dǎo)體的溫度系數(shù)。

(13)

(14)

式中,f為電源頻率,Hz;ks為趨膚效應(yīng)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值,通過(guò)查表可得。

(15)

(16)

(17)

其中,dc為導(dǎo)體直徑,m;s為各導(dǎo)體軸心之間距離,m;kp為臨近效應(yīng)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值,通過(guò)查表可得。單位長(zhǎng)度電纜線芯的發(fā)熱功率P為

P=I2R

(18)

式中,I為單相電流,A。

1.4.2 電纜熱阻

根據(jù)IEC60287標(biāo)準(zhǔn),電纜絕緣層材料的熱阻Rn為

(19)

式中,ρ為該層熱阻率,km/W;d1為該層的內(nèi)徑,m;d2為該層的外徑,m。

1.4.3 電纜熱容

電纜各層材料的熱容C計(jì)算式為

(20)

式中,δ為材料的體積熱容。

2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析

為了驗(yàn)證三等分等熱容分層熱路模型算法的準(zhǔn)確性,筆者選取型號(hào)為MYJV22-6/6kV-3×50的礦用電力電纜為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,研究了電纜外護(hù)套表面和電纜線芯溫度的變化規(guī)律。根據(jù)礦用電力電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了電纜接線和溫度測(cè)量點(diǎn)位的安裝方法,制定了實(shí)驗(yàn)流程。通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)載電流的大小,模擬了電纜正常工作和過(guò)電流狀態(tài),并記錄到電纜線芯導(dǎo)體和其對(duì)應(yīng)的外護(hù)套表面的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)。

2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

電纜溫度電流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要具有三相低壓大電流輸出和溫度測(cè)量?jī)纱蠊δ?可同時(shí)實(shí)現(xiàn)0～1 000 A三相低壓大電流的穩(wěn)定輸出和-80～+500 ℃的精確測(cè)量,實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖5所示。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的升壓系統(tǒng)由自動(dòng)調(diào)壓器、升流降壓變壓器和補(bǔ)償電容組成,如圖6所示。測(cè)溫系統(tǒng)由2組RTD-8型高精度溫度記錄儀構(gòu)成,并采用熱電偶作為測(cè)溫傳感器,支持16路溫度信息的實(shí)時(shí)采集。

圖5 電纜溫度電流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Fig.5 Photo of cable temperature and current experiment platform

本實(shí)驗(yàn)中,將被試電纜的3根芯線視為純電阻,采用星形接法與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的大電流輸出端相連接。

圖6 電纜溫度電流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)升流模塊系統(tǒng)Fig.6 System diagram of current rising module of cable temperature and current experimental platform

為了準(zhǔn)確測(cè)量線芯導(dǎo)體的溫度,分別在3根芯線對(duì)應(yīng)的位置打孔,直至暴露導(dǎo)體,然后在涂抹導(dǎo)熱硅脂后使傳感器與導(dǎo)體緊密接觸并用電工膠帶固定。因?yàn)殡娎|線芯到電纜外護(hù)套表面各個(gè)點(diǎn)位的熱傳導(dǎo)路徑有所不同,所以電纜外護(hù)套表面的溫度分布不均勻,選取3根芯線所對(duì)應(yīng)的最短傳熱路徑上的外護(hù)套表面粘貼熱電偶,測(cè)量其外護(hù)套表面溫度[24]。熱電偶安裝情況如圖7所示。

圖7 熱電偶安裝Fig.7 Thermocouple installation drawing

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

采用100、200和320 A的三相平衡階躍電流進(jìn)行連續(xù)實(shí)驗(yàn),模擬礦用電力電纜正常工作和過(guò)流工況,以測(cè)量電纜線芯和其對(duì)應(yīng)的外護(hù)套表面的溫度。實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為25 ℃。被試電纜的絕緣材料為交聯(lián)聚乙烯,故本實(shí)驗(yàn)中設(shè)定90 ℃為電纜線芯的最高工作溫度,設(shè)定137 ℃為電纜故障的預(yù)警溫度。實(shí)驗(yàn)中,首先以100 A的實(shí)驗(yàn)電流模擬電纜正常工作狀態(tài),然后分別以200、320 A兩個(gè)階躍電流模擬電纜的故障電流。

實(shí)驗(yàn)電流為100 A時(shí),電纜開(kāi)始升溫,線芯的溫升速率高于外護(hù)套表面。實(shí)驗(yàn)持續(xù)1 h后,被試電纜溫度趨于平穩(wěn)。然后,分2次將電纜溫度電流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的輸出電流值調(diào)整為200和320 A,模擬電纜的故障工況。電纜持續(xù)升溫,溫度逐漸超過(guò)最高工作溫度90 ℃。當(dāng)測(cè)得電纜線芯溫度達(dá)到137 ℃后,停止實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中模擬電流的大小如圖8所示。將各個(gè)熱電偶測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合,作為電纜線芯溫度與外護(hù)套表面溫度值,線芯溫度和電纜外護(hù)套表面溫度變化如圖9所示。

圖8 電纜電流曲線Fig.8 Cable current curve

圖9 電纜線芯溫度與外護(hù)套表面溫度變化曲線Fig.9 Change curves of cables core temperature and skin temperature

2.3 數(shù)據(jù)處理及對(duì)比驗(yàn)證

在等熱容分層暫態(tài)熱路模型損耗計(jì)算中,只考慮電纜線芯、絕緣層、絕緣屏蔽層以及鎧裝層的損耗。電纜填充層、繞包層、內(nèi)護(hù)套、鎧裝層、外護(hù)套的熱容以及鎧裝層損耗為計(jì)算值的1/3。采用控制變量法,依次對(duì)電纜的絕緣層、內(nèi)護(hù)套以及外護(hù)套進(jìn)行10、20、30、40、50和60層等熱容分層計(jì)算,并與實(shí)驗(yàn)中320 A模擬過(guò)電流的線芯實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行對(duì)比,分析不同分層數(shù)對(duì)熱路模型計(jì)算結(jié)果的影響,如圖10～12所示。

圖10 電纜線芯溫度計(jì)算值隨絕緣層分層數(shù)變化Fig.10 Variation of calculated value of cable core temperature with the number of insulation layers

圖11 電纜線芯溫度計(jì)算值隨內(nèi)護(hù)套層分層數(shù)變化Fig.11 Variation of calculated value of cable core temperature with the number of layers of inner sheath

圖12 電纜線芯溫度計(jì)算值隨外護(hù)套層分層數(shù)變化Fig.12 Variation of calculated value of cable core temperature with the number of layers of outer sheath

從圖10～12可以看出,隨著各層材料分層數(shù)的增加,模型的計(jì)算結(jié)果不斷向?qū)嶒?yàn)測(cè)量值趨近,絕緣層分層時(shí)計(jì)算值向測(cè)量值的趨近程度最強(qiáng)。這是因?yàn)殡娎|絕緣層最靠近電纜線芯熱源,內(nèi)部的溫度梯度最大,故其分層對(duì)模型計(jì)算精度的影響也強(qiáng)于內(nèi)護(hù)套和外護(hù)套。上述數(shù)據(jù)還表明,隨著分層數(shù)越大,計(jì)算值向測(cè)量值的趨緊速度變緩。對(duì)電纜線芯溫度計(jì)算值隨各層材料分層的計(jì)算精度進(jìn)行歸納,分析該分層數(shù)下相對(duì)于上一級(jí)分層計(jì)算精度的增加值,如圖13所示。

圖13 計(jì)算精度增加值隨分層數(shù)變化Fig.13 Variation chart of calculation accuracy growth value with the number of layers

由圖13可以看出,對(duì)電纜進(jìn)行等熱容分層優(yōu)化能有效降低暫態(tài)熱路模型的計(jì)算誤差,電纜絕緣層分層對(duì)熱路模型計(jì)算精度的影響大于其他2層。當(dāng)分層數(shù)達(dá)到50層后,計(jì)算精度的增加值小于0.1 ℃。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中熱電偶的測(cè)量精度為±0.1 ℃,所以分層數(shù)達(dá)到50層后計(jì)算精度增加值小于傳感器的測(cè)量精度,誤差分析失去意義。所以被試礦用電纜絕緣層、內(nèi)護(hù)套和外護(hù)套等熱容分層優(yōu)化的最佳分層數(shù)均為50層。將礦用電纜絕緣層、內(nèi)護(hù)套以及外護(hù)套的分層數(shù)L=50、M=50、N=50代入3等分等熱容分層暫態(tài)熱路模型,并將線芯溫度的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值做誤差分析。線芯溫度計(jì)算值的最大相對(duì)誤差小于1%,平均相對(duì)誤差為0.73%,滿足電纜線芯溫度預(yù)測(cè)及故障預(yù)警的計(jì)算要求。

3 結(jié) 論

(1)根據(jù)電纜線芯異常溫升這一電纜故障的極早期特征,提出了通過(guò)監(jiān)測(cè)電纜外護(hù)套表面溫度推算電纜線芯溫度,從而實(shí)現(xiàn)電纜線芯溫度預(yù)測(cè)及故障預(yù)警的方法;依據(jù)所研究三芯礦用電纜徑向截面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),構(gòu)建了適用于三芯礦用電纜線芯導(dǎo)體溫度計(jì)算的三等分暫態(tài)熱路模型算法,找到了電纜內(nèi)因火災(zāi)預(yù)警、報(bào)警溫度閾值的確定方法。

(2)以MYJV22-6/6kV-3×50三芯礦用電纜為研究對(duì)象,針對(duì)電纜故障的極早期階段進(jìn)行了電纜溫度電流實(shí)驗(yàn),分析驗(yàn)證了三等分暫態(tài)熱路模型算法,發(fā)現(xiàn)電纜絕緣材料內(nèi)溫度梯度是影響模型計(jì)算精度的重要因素,對(duì)電纜材料進(jìn)行等熱容分層優(yōu)化可以提高計(jì)算精度。

(3)當(dāng)電纜材料的等熱容分層數(shù)達(dá)到一定量級(jí)后,再增加分層數(shù)對(duì)模型計(jì)算精度的提升效果有限,反而會(huì)增加計(jì)算量。本文中電纜絕緣層、內(nèi)護(hù)套以及外護(hù)套的等熱容分層數(shù)均為50時(shí),模型計(jì)算值的最大相對(duì)誤差小于1%,平均相對(duì)誤差為0.73%,可為進(jìn)一步研究其他種類(lèi)的礦用電纜線芯溫度預(yù)測(cè)和故障預(yù)警方法提供理論參考。