CN103576007B - 碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置及其试验方法，其中碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置，包括电源变压器、调压器、耐高温变压器、控制台、电流互感器和热电偶；所述调压器和控制台均与电源变压器电连接；所述耐高温变压器与调压器电连接；所述调压器、电流互感器和热电偶均与控制台电连接。本发明的碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置结构简单，操作方便，通过该装置的试验数据可以推导出导体载流量与电缆发热的回归方程，从而为碳纤维加强芯架空绝缘电缆的实际应用提供技术参数。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置及其试验方法。
背景技术
用碳纤维加强芯替代传统的钢绞线，外层绞合软铝型线，生产中高压架空交联聚乙烯绝缘电力电缆，工作温度高，是一种节能型增容导线。碳纤维的长期工作温度一般在160℃，常用的电缆载流量有手册可查，碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量与发热关系没有现有的出版物手册可查。因此非常有必要对碳纤维加强芯架空绝缘电缆导体载流量与电缆发热温度关系进行研究，得出导体载流量与电缆发热的数学关系式，为该电缆的实际应用提供技术参数。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种结构简单，操作方便的碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置，包括电源变压器、调压器、耐高温变压器、控制台、电流互感器和热电偶；所述调压器和控制台均与电源变压器电连接；所述耐高温变压器与调压器电连接；所述调压器、电流互感器和热电偶均与控制台电连接。
所述耐高温变压器具有多匝线圈。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置的试验方法，通过试验数据得出导体载流量与电缆发热的回归方程，为碳纤维加强芯架空绝缘电缆的实际应用提供技术参数。
了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置的试验方法，包括以下步骤：
①、将碳纤维加强芯架空绝缘电缆穿入耐高温变压器的多匝线圈和电流互感器；
②、将碳纤维加强芯架空绝缘电缆短接，形成只有一匝的闭合回路；
③、碳纤维加强芯架空绝缘电缆上按结构层的不同厚度分别打孔，并将热电偶插入孔中，用于分别检测碳纤维加强芯架空绝缘电缆的导体的发热温度及外表温度；
④、由低到高分档次升高电流，分别记录各档电流下检测碳纤维加强芯架空绝缘电缆的导体的发热温度及外表温度；
⑤、通过步骤④测试的数据，得出碳纤维加强芯架空绝缘电缆的导体载流量与碳纤维加强芯架空绝缘电缆的导体温度和外表温度的回归方程。
所述步骤②具体为：将碳纤维加强芯架空绝缘电缆两端的绝缘层剥去200mm，然后通过金属接头短接，形成只有一匝的闭合回路。
所述步骤④中电流由低到高分档次升高时，第一档电流保持两小时，后续各档电流均保持一小时。
所述步骤⑤具体为：首先对试验数据进行正态性检验，然后建立一元线性回归方程理论模型；然后对导体载流量和导体温度进行回归分析，推导出碳纤维加强芯架空绝缘电缆的导体温度的回归方程；然后通过残差分析进一步判定该导体温度的回归方程的有效性；最后通过相同方法推导出碳纤维加强芯架空绝缘电缆的表面温度的回归方程。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：（1）本发明的碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置结构简单，操作方便，通过该装置的试验数据可以推导出导体载流量与电缆发热的回归方程，从而为碳纤维加强芯架空绝缘电缆的实际应用提供技术参数。
（2）本发明的碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置在试验时，电流由低到高分档次升高时，第一档电流保持两小时，后续各档电流均保持一小时，这样能确保碳纤维加强芯架空绝缘电缆充分达到热平衡，提高测试数据的准确性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的实施例1的试验数据进行正态性检验图。
图3为本发明的实施例1的试验数据残差分析图。
附图中的标号为：
电源变压器1、调压器2、耐高温变压器3、控制台4、电流互感器5、碳纤维加强芯架空绝缘电缆6。
具体实施方式
（实施例1）
见图1，本实施例的碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置，包括电源变压器1、调压器2、耐高温变压器3、控制台4、电流互感器5和热电偶。
调压器2和控制台4均与电源变压器1电连接。耐高温变压器3与调压器2电连接。调压器2、电流互感器5和热电偶均与控制台4电连接。耐高温变压器3具有多匝线圈。
碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置的试验方法，包括以下步骤：
①、将碳纤维加强芯架空绝缘电缆6穿入耐高温变压器3的多匝线圈和电流互感器5。
②、将碳纤维加强芯架空绝缘电缆6短接，形成只有一匝的闭合回路。具体为：将碳纤维加强芯架空绝缘电缆6两端的绝缘层剥去200mm，然后通过金属接头短接，形成只有一匝的闭合回路。
③、碳纤维加强芯架空绝缘电缆6上按结构层的不同厚度分别打孔，并将热电偶插入孔中，用于分别检测碳纤维加强芯架空绝缘电缆6的导体的发热温度及外表温度。
④、由低到高分档次升高电流，第一档电流保持两小时，后续各档电流均保持一小时，分别记录各档电流下检测碳纤维加强芯架空绝缘电缆6的导体的发热温度及外表温度。
⑤、通过步骤④测试的数据，得出碳纤维加强芯架空绝缘电缆6的导体载流量与碳纤维加强芯架空绝缘电缆6的导体温度和外表温度的回归方程。具体为：首先对试验数据进行正态性检验，然后建立一元线性回归方程理论模型；然后对导体载流量和导体温度进行回归分析，推导出碳纤维加强芯架空绝缘电缆6的导体温度的回归方程；然后通过残差分析进一步判定该导体温度的回归方程的有效性；最后通过相同方法推导出碳纤维加强芯架空绝缘电缆6的表面温度的回归方程。
举例说明：选择10米、1芯、截面积为240mm2的碳纤维加强芯架空绝缘电缆6，采用8.7/10kV的额定电压进行试验，得到电缆导体载流量与电缆发热温度如下表所示：
| 试验电流（A） | 升温时间（h） | 导体温度（℃） | 电缆表面温度（℃） |
| 400 | 2 | 43.2 | 35.2 |
| 500 | 1 | 55.4 | 43.4 |
| 600 | 1 | 76.7 | 57.4 |
| 676 | 1 | 95.3 | 67.3 |
| 700 | 1 | 97.8 | 69.5 |
| 760 | 1 | 105.5 | 79.5 |
| 800 | 1 | 115.9 | 84.3 |
| 900 | 1 | 132.6 | 98.2 |
| 980 | 1 | 155.2 | 105.3 |
对试验数据进行正态性检验：P值=0.955，大于5%，检测数量可信，排除人为影响因素，如图2所示。
建立一元线性回归方程理论模型：
y=β0+β1x+ε
β0 (斜率), β1 (截距)称为回归系数,
ε～N(0,σ2)
模型系统部分:
E(y)=β0+β1x
a,b记为β0 ,β1估计值
残差ei=yi-y＾i=yi-(a+bxi)
残差平方和SSE=Σei 2
两个回归系数的LS估计为：
回归直线（经验回归方程）：y＾=a+bx
对导体载流量和导体温度进行回归分析：得出的碳纤维加强芯架空绝缘电缆6的导体温度的回归方程为：导体温度℃ = - 37.3 + 0.192×试验电流A。
残差分析：残差分析得到的残差图如图3所示。从残差图分析，回归方程模型有效，回归方程成立，可用于实际工程中导体温度的分析、预测和控制。
根据上述导体温度回归方程分析方法，同理可以推导出碳纤维加强芯架空绝缘电缆6的表面温度的回归方程为：表面温度℃ = - 17.9 + 0.127×试验电流A。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置的试验方法，其特征在于：
碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置，包括电源变压器(1)、调压器(2)、耐高温变压器(3)、控制台(4)、电流互感器(5)和热电偶；所述调压器(2)和控制台(4)均与电源变压器(1)电连接；所述耐高温变压器(3)与调压器(2)电连接；所述调压器(2)、电流互感器(5)和热电偶均与控制台(4)电连接；所述耐高温变压器(3)具有多匝线圈；
试验方法包括以下步骤：
①、将碳纤维加强芯架空绝缘电缆(6)穿入耐高温变压器(3)的多匝线圈和电流互感器(5)；
②、将碳纤维加强芯架空绝缘电缆(6)短接，形成只有一匝的闭合回路；
③、碳纤维加强芯架空绝缘电缆(6)上按结构层的不同厚度分别打孔，并将热电偶插入孔中，用于分别检测碳纤维加强芯架空绝缘电缆(6)的导体温度及表面温度；
④、由低到高分档次升高电流，分别记录各档电流下检测碳纤维加强芯架空绝缘电缆(6)的导体温度及表面温度；所述步骤④中电流由低到高分档次升高时，第一档电流保持两小时，后续各档电流均保持一小时；
⑤、通过步骤④测试的数据，得出碳纤维加强芯架空绝缘电缆(6)的导体载流量与碳纤维加强芯架空绝缘电缆(6)的导体温度和表面温度的回归方程；所述步骤⑤具体为：
首先对试验数据进行正态性检验，然后建立一元线性回归方程理论模型：
y＝β0+β1x+ε，截距β0,斜率β1称为回归系数,
ε～N(0,σ2)；
然后对导体载流量和导体温度进行回归分析，推导出碳纤维加强芯架空绝缘电缆(6)的导体温度的回归方程为：导体温度℃＝-37.3+0.192×试验电流A；然后通过残差分析进一步判定该导体温度的回归方程的有效性；最后通过相同方法推导出碳纤维加强芯架空绝缘电缆(6)的表面温度的回归方程为：表面温度℃＝-17.9+0.127×试验电流A。
2.根据权利要求1所述的碳纤维加强芯架空绝缘电缆载流量发热试验装置的试验方法，其特征在于：所述步骤②具体为：将碳纤维加强芯架空绝缘电缆(6)两端的绝缘层剥去200mm，然后通过金属接头短接，形成只有一匝的闭合回路。
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