CN110319952A - 基于有限元分析法的电缆接头温度检测方法 - Google Patents

基于有限元分析法的电缆接头温度检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出基于有限元分析法的电缆接头温度检测方法，包括步骤：利用仿真软件搭建电缆接头三维模型；计算电缆芯线层和外层包覆层的材料参数；将材料参数带入三维模型，并施加不同的加载电流，获取各加载电流值下三维模型中各处的温度值数据；采用有限元分析法根据计算出的温度值数据对三维模型进行网格划分，得到电缆接头的有限元分析模型；施加温度边界条件，构建电缆接头的温度场；将温度传感器设置在电缆接头外部，获取温度传感器探头位置与电缆接头中芯线轴线之间的距离；获取温度传感器探测得到的温度值，根据电缆接头温度场换算得到电缆接头中芯线位置的实际温度。本发明通过构建的电缆接头温度场对采样数据进行换算，精确度较高。

Description

基于有限元分析法的电缆接头温度检测方法
技术领域
本发明涉及电缆安全检测领域，尤其是基于有限元分析法的电缆接头温度检测方法。
背景技术
电缆在长期使用后，其接头处由于经过一段长时间的大电流负荷，因此容易发生氧化，导致电缆连接点处接触电阻增大，在大电流通过时容易由于过热导致接头烧穿。此外，电缆埋在地下，当发生接头烧穿时无法立即知晓故障位置，维修不便。为避免发生上述情况，通常会采用温度传感器测量电缆接头处的温度值，但是温度传感器测得的数值仅仅是电缆接头外部的温度，而电缆接头处从线芯往外具有多层包覆层，这导致测得的温度值参考程度较低。
发明内容
发明目的：为解决上述技术问题，本发明提出基于有限元分析法的电缆接头温度检测方法。
技术方案：本发明提出基于有限元分析法的电缆接头温度检测方法，包括步骤：
(1)利用仿真软件搭建电缆接头三维模型；
(2)计算电缆芯线层和外层包覆层的材料参数；
(3)将步骤(2)得到的材料参数带入三维模型，并随机施加不同的加载电流，获取各加载电流值下三维模型中各处的温度值数据；
(4)采用有限元分析法根据计算出的温度值数据对构建好的三维模型进行网格划分，得到电缆接头的有限元分析模型；
(5)施加温度边界条件，根据步骤(4)计算的温度值数据构建电缆接头的温度场；
(6)将温度传感器设置在电缆接头外部，并获取温度传感器探头位置与电缆接头中芯线轴线之间的距离；
(7)获取温度传感器探测得到的温度值，根据温度传感器探头位置与电缆接头中芯线轴线之间的距离以及电缆接头的温度场，换算得到电缆接头中芯线位置的实际温度。
进一步的，所述材料参数为热导率、密度和比热容。
进一步的，所述施加的加载电流值为逐渐增大的电流值序列。
有益效果：本发明可实现电缆接头处的温度实时监控，并通过构建的电缆接头温度场，根据采样数据进行换算，得到电缆接头线芯处的实际温度，精确度较高。
具体实施方式
下面对本发明做更进一步的解释。
本发明提出一种基于有限元法分析的电缆接头温度检测方法，包括步骤：
(1)利用仿真软件搭建电缆接头三维模型；
(2)计算电缆芯线层和外层包覆层的材料参数；
(3)将步骤(2)得到的材料参数带入三维模型，并随机施加不同的加载电流，获取各加载电流值下三维模型中各处的温度值数据；
(4)采用有限元分析法根据计算出的温度值数据对构建好的三维模型进行网格划分，划分时对温度梯度较大的区域进行细化分割，而对于温度梯度较小的区域进行稍大网格划分；划分后，得到电缆接头的有限元分析模型；
(5)施加温度边界条件，根据步骤(4)计算的温度值数据构建电缆接头的温度场；
(6)将温度传感器设置在电缆接头外部，并获取温度传感器探头位置与电缆接头中芯线轴线之间的距离；
(7)获取温度传感器探测得到的温度值，根据温度传感器探头位置与电缆接头中芯线轴线之间的距离以及电缆接头的温度场，换算得到电缆接头中芯线位置的实际温度。
上述技术方案中，所施加的加载电流值为逐渐增大的电流值序列，且最大电流值不超过电缆接头可负荷的最大电流。
本发明通过构建的电缆接头温度场，对通过传感器实际测量的温度数据进行换算，得到电缆接头线芯处的实际温度，精确度较高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.基于有限元分析法的电缆接头温度检测方法，其特征在于，包括步骤：
(1)利用仿真软件搭建电缆接头三维模型；
(2)计算电缆芯线层和外层包覆层的材料参数；
(3)将步骤(2)得到的材料参数带入三维模型，并随机施加不同的加载电流，获取各加载电流值下三维模型中各处的温度值数据；
(4)采用有限元分析法根据计算出的温度值数据对构建好的三维模型进行网格划分，得到电缆接头的有限元分析模型；
(5)施加温度边界条件，根据步骤(4)计算的温度值数据构建电缆接头的温度场；
(6)将温度传感器设置在电缆接头外部，并获取温度传感器探头位置与电缆接头中芯线轴线之间的距离；
(7)获取温度传感器探测得到的温度值，根据温度传感器探头位置与电缆接头中芯线轴线之间的距离以及电缆接头的温度场，换算得到电缆接头中芯线位置的实际温度。
2.根据权利要求1所述的基于有限元分析法的电缆接头温度检测方法，其特征在于，所述材料参数为热导率、密度和比热容。
3.根据权利要求1所述的基于有限元分析法的电缆接头温度检测方法，其特征在于，所述施加的加载电流值为逐渐增大的电流值序列。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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