CN104406712A - 一种10kV电缆分布式光纤测温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种10kV电缆分布式光纤测温方法。在10kV电缆铺设现场，先用穿管器穿管，将10kV电缆铺设于管中，再冲洗管内淤泥，将分布式光纤测温系统的感温光纤穿入管中，每条感温光纤穿入一条有电缆的管中，用穿管器引导至第二工井出口后折回，穿入另外一条有电缆的管中，直至回到原来的穿管入口处，穿管过程使感温光纤贴近电缆表皮，在出人口处及经过工井的位置用扎带扎紧，并系上标志牌，然后将填充介质填入电缆穿管的空隙中，两端用密封材料密封，利用分布式光纤测温系统的光纤测温主机实施收据感温光纤的数据，实时显示光缆的温度轨迹，从而得出运行电缆温度和电流的相互关系，提出在不同敷设方式下，使用不同填充介质时，电缆载流量修正系数的推荐值。
Description
技术领域：
本发明属于电缆多回路密集敷设领域，具体涉及一种10kV电缆分布式光纤测温方法。
背景技术：
国外已有通过回填低热阻介质和向排管内泵入导热介质以改善直埋和排管敷设电缆散热条件提高电缆载流量的应用，如美国、英国和香港等。
目前，国内电力电缆的敷设方式主要有直埋、排管、电缆沟道和隧道等，其中直埋和排管方式又占了绝大部分。因此，如何提高直埋和排管敷设段电缆的载流量，提高电缆的输送容量，最大限度地发挥电缆的效益，具有重大的现实意义。
为了提高电缆运行载流量，减小敷设中的局部发热瓶颈(如进出站线路，接头井部位，穿管铺设电缆，电容电缆等)，国内外研究人员在电缆周围媒质方面做了大量的研究工作。技术人员研发出了负离子水冷却、气体冷却、油冷却等各类产品，用于电缆的冷却，但都因为成本高、生产技术与施工工艺繁锁复杂，而使其在电力系统中的应用受到影响。为了降低电缆运行温度，目前，电缆施工回填材料使用最多的就是应用建筑类混凝土技术，使用水泥黄沙14：1；混拌石子沙，混拌沥青砂，还有用94份细沙，石灰，加6份沥青油脂等等方法；然后回填夯实。另外还用穿管技术来保护电缆，投入工作量虽大，但降温及保护效果不明显。另外直埋敷设也因为有些地区土壤热阻高而影响载流量。
在地下铺设电缆工程中填充低热阻填充保护材料(如专利号ZL201010119201.5，发明名称：一种电缆低热阻保护填充介质及其制备方法)，可达到电缆免受外力损坏、防止白蚁蚀蛀、改善电缆外部散热环境，提高电缆线路安全运行性与电缆载流量的目的。提出的低热阻系数回填材料已取得一些研究基础：在佛山供电局的110kV千灯湖电缆线路、广州供电局110kV天龙区东线等进行该类材料应用的试点。初步结果表明，该材料改善了电缆(群)的散热条件，电缆温度明显降低。
目前，10kV电缆多回路密集敷设的载流量难以准确确定，而密集敷设往往成为限制10kV电缆载流能力的瓶颈，在10kV电缆周侧填充低热阻填充保护材料能否提高其载流量，需通过在线监测技术实时掌握密集敷设情况下电缆的运行情况，防止电缆因负荷超过其允许载流量而危及电缆安全运行，又或者电缆长期低于其实际载流能力运行而造成浪费。因此需要研究一种方法，通过该方法能够实时数据监测，掌握电缆的负荷情况，为实际运行决策提供依据。
发明内容：
本发明的目的是提供一种能够实时数据检测电缆温度，掌握电缆的负荷情况的10kV电缆分布式光纤测温方法。
本发明的10kV电缆分布式光纤测温方法，其特征在于，包括以下步骤：在10kV电缆铺设现场，先用穿管器穿管，将10kV电缆铺设于管中，再冲洗管内淤泥，将分布式光纤测温系统的感温光纤穿入管中，每条感温光纤穿入一条有电缆的管中，用穿管器引导至第二工井出口后折回，穿入另外一条有电缆的管中，直至回到原来的穿管入口处，穿管过程使感温光纤贴近电缆表皮，在出人口处及经过工井的位置用扎带扎紧，并系上标志牌，然后将填充介质填入电缆穿管的空隙中，两端用密封材料密封，利用分布式光纤测温系统的光纤测温主机实施收据感温光纤的数据，实时显示光缆的温度轨迹，从而得出运行电缆温度和电流的相互关系，提出在不同敷设方式下，使用不同填充介质时，电缆载流量修正系数的推荐值。
利用本发明的10kV电缆分布式光纤测温方法能够实施检测10kV电缆多回路密集敷设时电缆的温度，实时掌握密集敷设情况下电缆的运行情况，防止电缆因负荷电缆超过其允许载流量而危及电缆安全运行，又或者电缆长期低于其实际载流能力运行而造成浪费。
附图说明：
图1是F3电缆导体温度计算值；
图2是抽水后3段电缆温度对比；
图3是灌浆后3段电缆温度对比；
图4是F3-2灌浆前后电缆温度对比。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
选取岭泊变电站作为试验对象，其是10kV站出线电缆。
在10kV电缆铺设现场，先用穿管器穿管，将10kV电缆铺设于管中，再用冲水车冲洗管内淤泥。本实施例使用的分布式光纤测温系统是由宁波振东光电有限公司生产的分布式光纤测温系统(型号为：ZD-2)，该分布式光纤测温系统包括光纤测温仪和感温光纤，光纤测温仪设置于电站的值班室内，配220V电源，从值班室内向外引出感温光纤，感温光纤穿入管中，每条感温光纤穿入一条有电缆的管中，用穿管器引导至第二工井出口后折回，穿入另外一条有电缆的管中，直至回到原来的穿管入口处，穿管过程使感温光纤贴近电缆表皮，在出人口处及经过工井的位置用扎带扎紧，并系上标志牌，然后将JT-3低热阻填充介质泵入电缆穿管的空隙中，两端用密封材料密封，利用分布式光纤测温系统的光纤测温仪实施收据感温光纤的数据，实时显示光缆的温度轨迹，报警信号能突出显示，并确定及显示光缆受损点实际位置。
JT-3低热阻填充介质(专利号ZL201010119201.5，发明名称：一种电缆低热阻保护填充介质及其制备方法)，其主要性能如下：
低热阻填充介质体积膨胀变化：
以下进行不同环境下的测温研究，其测温方法与上述方法基本相同，只是电缆穿管中的介质不同。
本项目在F3-0、F3-1及F3-2段电缆安装了分布式光纤，对电缆外皮温度进行实时监测。表1给出了F3编号、电缆敷设环境。
表1 F3电缆及其光纤敷设情况
1.1.1自然条件下不同敷设方式电缆温度对比
广州地处珠三角，地下水位高，且广州夏季多雨，因而在实际运行中发现F3-1穿管段管内含有水，而地势较低的F3-2穿管段管内充满水。为自然条件下F3电缆温度的变化规律，于2014年7月23日至2014年8月17日对F3-0、F3-1、F3-2段电缆外皮温度进行了记录，考虑到测温过程中每天的日负荷曲线形状基本相同，本项目选取负荷较高的7月24日的测量数据进行分析。
从光纤测温得到的7月24日的数据中每隔15分钟分别选取F3-0、F3-1、3-2段电缆中最高的外皮温度，并结合白云局提供的电流，利用计算软件从外皮温度反推计算得到F3-0、F3-1、3-2段电缆暂态导体温度，如图1所示。
图1中，F3-0段为电缆沟敷设，F3-1段为管内含水的排管敷设，F3-2段为管内充满水的排管敷设。
从图1及表2可以看出F3-1和F3-2段排管敷设的外皮温度、导体温度曲线形状比F3-0段电缆沟敷设的外皮温度、导体温度曲线形状缓和，这是因为在同样的负荷电流下，不同敷设环境单位长度电缆产生热量一样，相对于水，空气的比热容较小，当电缆温度上升时，电缆周围空气温度上升比水和低热阻材料多，当电缆温度下降时，电缆周围空气温度下降比水和低热阻材料多。
F3-1段管内含水量比F3-2段少，这也解释了F3-2段电缆外皮温度、导体温度曲线形状稍微比F3-1段电缆外皮温度、导体温度曲线形状缓和。
表2.F3电缆各段温度最大值与最小值对比
此外，在8:30至15:00，F3-0电缆线芯温度与外皮温度非常接近，一方面是由于8:30后气温有所上升，电缆外皮温度增加，另一方面由于电缆沟内其他回路电缆负荷电流增加，电缆沟内空气温度温度升高，最终导致电缆外皮温度与线芯温度非常接近，甚至外皮温度比线芯温度还高。
从图1还可以看出，相比于F3-1，F3-2段电缆导体与外皮温度有明显的下降，经计算，在7月24日内，F3-2段电缆导体温度与外皮温度均平均比F3-1段电缆导体温度与外皮温度降低4.21℃。对于排管敷设电缆，管道内充满水有利于降低电缆外皮温度及导体。
1.1.2管内介质对排管敷设电缆温度的影响
为研究管内充满空气的排管敷设电缆导体暂态温度，于8月18日安排对F3-1段进行抽水，并将管两端密封。利用计算软件从外皮温度反推计算得到F3-0、F3-1、3-2段电缆暂态导体温度，如图2所示
图2中，F3-0段为电缆沟敷设，F3-1段为管内含空气的排管敷设，F3-2段为管内充满水的排管敷设。
从图2中可以看出，抽水后F3-1段电缆外皮及导体温度变化趋势与F3-2段相似，与F3-0段变化趋势有较大的差距，抽水后电缆温度变化不明显，一方面可能是因为F3-1段管密封做的不好，水重新进入管内；另一方面抽水后管周围仍是水，散热效果好于电缆沟敷设。
1.1.3低热阻回填材料对穿管敷设电缆温度的影响
为研究低热阻材料(JT-3低热阻填充介质)对电缆温度的影响，于8月26、27日安排对F3-2段进行灌浆，对比灌浆前(8月25日)及灌浆后(8月28日)电缆外皮及导体温度变化，结果如下：
(1)灌浆后F3电缆3段温度对比
图3中，F3-0段为电缆沟敷设，F3-1段为管内含空气的排管敷设，F3-2段为管内灌满浆的排管敷设。
从图3中可以看出，灌浆后，F3-2段电缆外皮及导体温度均比F3-0、F3-1段电缆外皮及导体温度低，经计算，F3-2段电缆外皮温度平均比F3-1段低3.03℃，F3-2段电缆导体温度平均比F3-1段低3.07℃。浆能够有效散热，降低电缆温度提高电缆输电能力。
(2)灌浆前后F3-2段电缆温度对比
从图4中可以看出，25日与28日负荷电流形状及大小基本一致，灌浆后电缆导体及外皮温度明显上升。经计算，灌浆后电缆外皮温度平均上升了2.46℃，导体温度平均上升了2.51℃，这可能是因为灌浆前F3-2段内充满着活水，散热效果好；另一方面，管内空间较小，灌浆的数量不多，降温效果不明显。
Claims (1)
1.一种10kV电缆分布式光纤测温方法，其特征在于，包括以下步骤：在10kV电缆铺设现场，先用穿管器穿管，将10kV电缆铺设于管中，再冲洗管内淤泥，将分布式光纤测温系统的感温光纤穿入管中，每条感温光纤穿入一条有电缆的管中，用穿管器引导至第二工井出口后折回，穿入另外一条有电缆的管中，直至回到原来的穿管入口处，穿管过程使感温光纤贴近电缆表皮，在出人口处及经过工井的位置用扎带扎紧，并系上标志牌，然后将填充介质填入电缆穿管的空隙中，两端用密封材料密封，利用分布式光纤测温系统的光纤测温主机实施收据感温光纤的数据，实时显示光缆的温度轨迹，从而得出运行电缆温度和电流的相互关系，提出在不同敷设方式下，使用不同填充介质时，电缆载流量修正系数的推荐值。
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| CN113764133A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-12-07 | 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 | 一种220千伏电缆动态增容系统及方法 |
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