JPS60233521A - 電力ケ−ブルの内部温度推定方法 - Google Patents
電力ケ−ブルの内部温度推定方法Info
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- JPS60233521A JPS60233521A JP8926084A JP8926084A JPS60233521A JP S60233521 A JPS60233521 A JP S60233521A JP 8926084 A JP8926084 A JP 8926084A JP 8926084 A JP8926084 A JP 8926084A JP S60233521 A JPS60233521 A JP S60233521A
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- cable
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- conductor
- insulator
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は電カケーブルの内部温度測定方法の精度向上に
関するものである。
関するものである。
（従来技術）
電カケーブルの送電容量は導体近傍の絶縁体の許容温度
から決定され、熱による絶縁体の劣化は最高温部である
導体近傍において最も著しいものと予想される。従って
布設時における導体近傍の温度をめることは送電容量の
決定や、絶縁体の熱劣化の様相の推定などケーブルの管
理運用上不可欠である。しかし布設ケーブルの導体には
高電圧が印加されていることから、ケーブル内部の温度
を直接測定することは容易ではない。そこで従来からそ
の測定法について研究が行われ、例えばケ°−プル製造
時導体部分に予め熱電対などの温度センサを埋込んでお
き、温度センサの出力を超音波に変換して伝送したシ、
光電変換したのち、光ファイバやレーザ光などにより伝
送することによリ、ケーブルと測定部分とを絶縁して測
定する方法が考えられている。しかしケーブルに上記の
ような加工を施こすことはその価額を著しく上昇させる
結果となるばかりでなく、温度センサの埋込みによりケ
ーブル内に新たな欠陥を生じさせる懸念があり、その実
施には大きな問題がある。
から決定され、熱による絶縁体の劣化は最高温部である
導体近傍において最も著しいものと予想される。従って
布設時における導体近傍の温度をめることは送電容量の
決定や、絶縁体の熱劣化の様相の推定などケーブルの管
理運用上不可欠である。しかし布設ケーブルの導体には
高電圧が印加されていることから、ケーブル内部の温度
を直接測定することは容易ではない。そこで従来からそ
の測定法について研究が行われ、例えばケ°−プル製造
時導体部分に予め熱電対などの温度センサを埋込んでお
き、温度センサの出力を超音波に変換して伝送したシ、
光電変換したのち、光ファイバやレーザ光などにより伝
送することによリ、ケーブルと測定部分とを絶縁して測
定する方法が考えられている。しかしケーブルに上記の
ような加工を施こすことはその価額を著しく上昇させる
結果となるばかりでなく、温度センサの埋込みによりケ
ーブル内に新たな欠陥を生じさせる懸念があり、その実
施には大きな問題がある。
そこで現状においては以下に述べる推定方法が広く採用
されている。この方法は被推定ケーブルが例えば第１図
に示す断面図のように、導体（１）、これを包囲する絶
縁体（１ａ）、更にこの上を包囲する金属ンース（１ｂ
）、および最外層の防蝕層（１ｃ）からなるものに対し
て、第２図に示すような近似的な熱等価回路を考え、構
成材料の熱定数から与えられる導体（１）の通電による
発生熱量Ｇ２＋熱抵抗Ｒ２＋熱容量ＣＺ＋および絶縁体
（１ａ）の誘電損による発生熱量Ｇ１＋熱抵抗Ｒ１＋熱
容量Ｃ１と、ケーブルの最外層表面温度の実測結果Ｔｏ
とから計算によって導体温度をめるものである。
されている。この方法は被推定ケーブルが例えば第１図
に示す断面図のように、導体（１）、これを包囲する絶
縁体（１ａ）、更にこの上を包囲する金属ンース（１ｂ
）、および最外層の防蝕層（１ｃ）からなるものに対し
て、第２図に示すような近似的な熱等価回路を考え、構
成材料の熱定数から与えられる導体（１）の通電による
発生熱量Ｇ２＋熱抵抗Ｒ２＋熱容量ＣＺ＋および絶縁体
（１ａ）の誘電損による発生熱量Ｇ１＋熱抵抗Ｒ１＋熱
容量Ｃ１と、ケーブルの最外層表面温度の実測結果Ｔｏ
とから計算によって導体温度をめるものである。
即ち各部の発生熱量Ｇ ｌ＋ Ｇ ２Ｊ’よび最外層表
面温度Ｔｏが一定不変でちると同時に、通電後充分な時
間が経過して、熱容量Ｃ１＋Ｃ２による温度変化の追随
遅れが完全になく々つだときの最外層表面温度Ｔｏを実
測し、（１）式により導体温度Ｔ２をＴｏから逆算して
めるものである。
面温度Ｔｏが一定不変でちると同時に、通電後充分な時
間が経過して、熱容量Ｃ１＋Ｃ２による温度変化の追随
遅れが完全になく々つだときの最外層表面温度Ｔｏを実
測し、（１）式により導体温度Ｔ２をＴｏから逆算して
めるものである。
Ｔ２＝ＴＯ＋ＲＩＧ１＋（Ｒ１＋Ｒ２）Ｇ２ −−・＝
４１）また各部の発生熱量Ｇｌ ＋ Ｇ２、まだは最外
層表面温度Ｔｏが変化する場合、更にはＧ １＋ Ｇ
２ ＋ Ｔｏの値が一定不変となってから充分な時間経
過しない場合には熱容量によって温度変化に時間遅れを
生ずる。
４１）また各部の発生熱量Ｇｌ ＋ Ｇ２、まだは最外
層表面温度Ｔｏが変化する場合、更にはＧ １＋ Ｇ
２ ＋ Ｔｏの値が一定不変となってから充分な時間経
過しない場合には熱容量によって温度変化に時間遅れを
生ずる。
このとき次の連立微分方程式
に導体温度Ｔ２および絶縁体平均温度Ｔ１の初期条件を
°与えて、解析解をめる方法の他、数値計算やアナロク
コンピュータによるシュミレーションを用いる方法によ
シ解いて、導体温度Ｔ２をめることが行われている。
°与えて、解析解をめる方法の他、数値計算やアナロク
コンピュータによるシュミレーションを用いる方法によ
シ解いて、導体温度Ｔ２をめることが行われている。
（従来技術の問題点）
しかし上記のように各部の発生熱量Ｇｌ ＋ Ｇ２また
は最外層表面温度Ｔｏが変化する場合など、熱容量によ
って温度変化に時間遅れを生ずる場合における、導体温
度Ｔ２の精度の高い推定に当っては、初期条件が正確に
与えられることが要件であり、そのためには初期状態に
おいてケーブル各部の温度。
は最外層表面温度Ｔｏが変化する場合など、熱容量によ
って温度変化に時間遅れを生ずる場合における、導体温
度Ｔ２の精度の高い推定に当っては、初期条件が正確に
与えられることが要件であり、そのためには初期状態に
おいてケーブル各部の温度。
周囲温度が充分一定不変の値に達して安定している状態
で初期条件が把握されることが必要である。
で初期条件が把握されることが必要である。
しかし実布設ケーブルにおいては、負荷電流が縁えず複
雑に変化するため、正確な初期条件の把握が甚だ困難で
あって、充分な精度の推定結果を与えることが難しい。
雑に変化するため、正確な初期条件の把握が甚だ困難で
あって、充分な精度の推定結果を与えることが難しい。
また、内部冷却型ケーブルのように導体内に冷媒を通し
て冷却するケーブルでは通電による発生熱の一部が冷媒
を通じて放散するためＧ２に相当する値を算出すること
が困難であり、導体温度推定はさらに困難なも−のとな
る。
て冷却するケーブルでは通電による発生熱の一部が冷媒
を通じて放散するためＧ２に相当する値を算出すること
が困難であり、導体温度推定はさらに困難なも−のとな
る。
本発明は以上の如き従来方法の欠点を除去して、導体温
度を正確に推定しうるガ法の提供を目的としてなされた
もので、次に図面を用いてその詳細を説明する。
度を正確に推定しうるガ法の提供を目的としてなされた
もので、次に図面を用いてその詳細を説明する。
（問題点解決のだめの手段および作用）本発明の特徴と
するところは次の点にある。例えば前記第２図に示した
等価回路におけるケープ−Ａ。
するところは次の点にある。例えば前記第２図に示した
等価回路におけるケープ−Ａ。
量Ｗｌの時間的変化を実測する。そしてこれらＴＯ＋Ｗ
１と既知であるケーブル各部の熱定数および誘電損率−
δによって与えられる絶縁体（１ａ）の発生熱Ｇ１とか
ら、導体温度Ｔ２の時間的変化をめうるようにして、前
記したように正確な測定が困難である導体温度Ｔ２＋絶
縁体の平均温度Ｔ１などの初期条件を用いることなく、
導体温度の時間的変化の推定を行えるようにしたことを
特徴とするものである。
１と既知であるケーブル各部の熱定数および誘電損率−
δによって与えられる絶縁体（１ａ）の発生熱Ｇ１とか
ら、導体温度Ｔ２の時間的変化をめうるようにして、前
記したように正確な測定が困難である導体温度Ｔ２＋絶
縁体の平均温度Ｔ１などの初期条件を用いることなく、
導体温度の時間的変化の推定を行えるようにしたことを
特徴とするものである。
即ち本発明においては例えば第３図に示す実施例のよ°
うに、ケーブルの最外層（１ｃ）の外表面に熱抵抗が既
知でアシ、かつケーブル本体の熱抵抗および熱容量に比
べて無視できる程度の熱抵抗および熱容量をもった熱媒
体（２）を貼付け、その貼付面と外表面の両面の温度差
を熱電対（３） （４）によシ検出して、熱媒体（２）
の両面の温度差△Ｔと最外層のＴ。
うに、ケーブルの最外層（１ｃ）の外表面に熱抵抗が既
知でアシ、かつケーブル本体の熱抵抗および熱容量に比
べて無視できる程度の熱抵抗および熱容量をもった熱媒
体（２）を貼付け、その貼付面と外表面の両面の温度差
を熱電対（３） （４）によシ検出して、熱媒体（２）
の両面の温度差△Ｔと最外層のＴ。
を実測する。すると熱媒体（２）の熱抵抗をＲとしたと
き、第２図の熱抵抗Ｒ１を通る時々刻々の熱流量Ｗ１は
温度差ΔＴと熱抵抗Ｒとにより ΔＴ Ｗｌ−一 ・・・・・・・・・・・・（３）か によってめられる。従ってこれら時々刻々にお△ ける絶縁体（１ａ）の平均温度Ｔｌも最外層（防蝕層）
（１ｃ）の実測された表面温度Ｔｏと既知の熱抵抗Ｒ１
および熱流量Ｗ１とから、 Ｔ Ｉ＝ Ｔ ｏ ＋ Ｒｔ Ｗｌ−−・−（４）によ
ってめられる。一方時間をｔとして（４）式の１次微分
をめることにより、絶縁体（ｌａ）、金属シース（ｌｂ
）、および最外層の防蝕層（ＩＣ）の熱容量Ｃ１に吸収
される時々刻りの熱流量Ｗ’ｌはＫよって与えられる。
き、第２図の熱抵抗Ｒ１を通る時々刻々の熱流量Ｗ１は
温度差ΔＴと熱抵抗Ｒとにより ΔＴ Ｗｌ−一 ・・・・・・・・・・・・（３）か によってめられる。従ってこれら時々刻々にお△ ける絶縁体（１ａ）の平均温度Ｔｌも最外層（防蝕層）
（１ｃ）の実測された表面温度Ｔｏと既知の熱抵抗Ｒ１
および熱流量Ｗ１とから、 Ｔ Ｉ＝ Ｔ ｏ ＋ Ｒｔ Ｗｌ−−・−（４）によ
ってめられる。一方時間をｔとして（４）式の１次微分
をめることにより、絶縁体（ｌａ）、金属シース（ｌｂ
）、および最外層の防蝕層（ＩＣ）の熱容量Ｃ１に吸収
される時々刻りの熱流量Ｗ’ｌはＫよって与えられる。
従って導体（１）からの放散熱量Ｗ２はＷ、、ＷＳ と
、既知である絶縁体の誘電損率−δと静電容量Ｃおよび
角速度ωとからＧｌ＝ωＣ■２ｔａＩＩδ ・・・・・
・・・・・・・（６）によって与えられる絶縁体（１ａ
）の発生熱ＧｌとからＷ２ ＝ＷＬ ＋Ｗｉ −（ｇ
・・・・・・・・・・・（７）によって与えられ、これ
と既知の熱抵抗Ｒ２とから導体（１）の時々刻々の温度
Ｔ２は Ｔ ２ ＝ Ｔ Ｉ＋ Ｒ２Ｗ２ ＝Ｔｏ ＋’（Ｒｔ ＋Ｒ２）Ｗｔ ＋ＣｌＲ２（”ｔ Ｗｌ ＋Ｒｔ ） Ｒ２Ｇ１ ・・・・・（８）ｔ と°して与えられる。なお（８）式には導体部分から外
部へ放散する熱量Ｇ２が含まれてい々いので、内部冷却
型ケーブルのようなケーブルでもその導体表面の温度が
推定できる。
、既知である絶縁体の誘電損率−δと静電容量Ｃおよび
角速度ωとからＧｌ＝ωＣ■２ｔａＩＩδ ・・・・・
・・・・・・・（６）によって与えられる絶縁体（１ａ
）の発生熱ＧｌとからＷ２ ＝ＷＬ ＋Ｗｉ −（ｇ
・・・・・・・・・・・（７）によって与えられ、これ
と既知の熱抵抗Ｒ２とから導体（１）の時々刻々の温度
Ｔ２は Ｔ ２ ＝ Ｔ Ｉ＋ Ｒ２Ｗ２ ＝Ｔｏ ＋’（Ｒｔ ＋Ｒ２）Ｗｔ ＋ＣｌＲ２（”ｔ Ｗｌ ＋Ｒｔ ） Ｒ２Ｇ１ ・・・・・（８）ｔ と°して与えられる。なお（８）式には導体部分から外
部へ放散する熱量Ｇ２が含まれてい々いので、内部冷却
型ケーブルのようなケーブルでもその導体表面の温度が
推定できる。
そこで例えば第３図に示す回路図のように、熱電対（３
） （４）の出力と導体（１）の印加電圧（対地電圧）
ｖａをインターフェース回路（５）ヲ介して、マイクロ
コンピュータまたはアナログ演算器などの演算装置（６
）に加え、記憶装置（７）に記憶させたケーブルの熱定
数、および絶縁体の発生熱Ｇ、を与える誘電損率−δな
どを用いて、前記の如き演算を時刻をｔとして行えば、
時々刻々の導体（１）の温度を表示装置或いは記録装置
（８） （９）に表示或いはプリントアウトでき、必要
に応じて絶縁体平均温度Ｔ１などのケーブル内部の温度
を知ることができる。
） （４）の出力と導体（１）の印加電圧（対地電圧）
ｖａをインターフェース回路（５）ヲ介して、マイクロ
コンピュータまたはアナログ演算器などの演算装置（６
）に加え、記憶装置（７）に記憶させたケーブルの熱定
数、および絶縁体の発生熱Ｇ、を与える誘電損率−δな
どを用いて、前記の如き演算を時刻をｔとして行えば、
時々刻々の導体（１）の温度を表示装置或いは記録装置
（８） （９）に表示或いはプリントアウトでき、必要
に応じて絶縁体平均温度Ｔ１などのケーブル内部の温度
を知ることができる。
従って本発明によれば負荷電流や周囲温度の変化により
、導体温度や最外層表面温度が変化するなどの場合にも
、従来方法のように正確な把握が困難な導体温度や絶縁
体平均温度などの初期条件および、特に内部冷却型ケー
ブルにおいて推定困難な導体表面から外側に向っての放
散熱量を必要とすることなく、ケーブル表面において簡
単正確に測定できる最外層表面温度や、測定板の温度差
いて得ることができる。その結果導体温度などケーブル
内部の温度の時間的推移を精度よくケーブルの布設現場
において簡単に推定でき、まだ熱電対をケーブル内部に
埋設するもののように、ケーブルに欠陥を生じさせたり
ケーブルを高価にするおそれなく測定できる。
、導体温度や最外層表面温度が変化するなどの場合にも
、従来方法のように正確な把握が困難な導体温度や絶縁
体平均温度などの初期条件および、特に内部冷却型ケー
ブルにおいて推定困難な導体表面から外側に向っての放
散熱量を必要とすることなく、ケーブル表面において簡
単正確に測定できる最外層表面温度や、測定板の温度差
いて得ることができる。その結果導体温度などケーブル
内部の温度の時間的推移を精度よくケーブルの布設現場
において簡単に推定でき、まだ熱電対をケーブル内部に
埋設するもののように、ケーブルに欠陥を生じさせたり
ケーブルを高価にするおそれなく測定できる。
以上本発明は第２図に示すようにケーブル構成層が、Ｃ
Ｉ ＋ Ｃ２の二つの熱容量からなるものについて説明
したが、ｎ層に分けて計算する場合には第２図の回路を
Ｒ１−Ｒｎの熱抵抗と、自〜Ｃｎの熱容量および０１〜
Ｇｎの熱源（熱を発生しないｉ番目の層においてはＧｉ
＝ Ｏ）で構成して、導体を除く各層の発生熱量Ｇｌ−
Ｇｎ、ケーブル最外層表面温度Ｔ Ｏ＋表面放散熱量Ｗ
ｉと、’ｒｏ、ｗｉのｎ−１次までの時間微分をめれば
、前記２層の考え方を拡張して導体温度Ｔｎを計算でき
る。
Ｉ ＋ Ｃ２の二つの熱容量からなるものについて説明
したが、ｎ層に分けて計算する場合には第２図の回路を
Ｒ１−Ｒｎの熱抵抗と、自〜Ｃｎの熱容量および０１〜
Ｇｎの熱源（熱を発生しないｉ番目の層においてはＧｉ
＝ Ｏ）で構成して、導体を除く各層の発生熱量Ｇｌ−
Ｇｎ、ケーブル最外層表面温度Ｔ Ｏ＋表面放散熱量Ｗ
ｉと、’ｒｏ、ｗｉのｎ−１次までの時間微分をめれば
、前記２層の考え方を拡張して導体温度Ｔｎを計算でき
る。
す°なわち、
として表わされる。導体温度ＴｎＯ式には、Ｇｎおよび
Ｃｎは含まれていないので、内部冷却型ケーブルのよう
に、導体部分から外側に向って放散される熱量を把握す
ることができない場合でも導体温度の推定が可能である
。この場合は’ｒｏ、ｗ、の０次からｎ−１次までの時
間微分、および第５層の発生熱量Ｇ３の０次からｎ −
ｊ−１次までの時間微分を知ることが必要である。発生
熱量Ｇｊとしては、誘電体損、シース損などが考えられ
る。
Ｃｎは含まれていないので、内部冷却型ケーブルのよう
に、導体部分から外側に向って放散される熱量を把握す
ることができない場合でも導体温度の推定が可能である
。この場合は’ｒｏ、ｗ、の０次からｎ−１次までの時
間微分、および第５層の発生熱量Ｇ３の０次からｎ −
ｊ−１次までの時間微分を知ることが必要である。発生
熱量Ｇｊとしては、誘電体損、シース損などが考えられ
る。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれば電カケ
ーブルの負荷電流や周囲温度が複雑に変動する場合にも
、その内部温度を精度よくしかも安全簡単迅速にめるこ
とができるもので、布設ケーブル運用管理においてその
効果は大である。
ーブルの負荷電流や周囲温度が複雑に変動する場合にも
、その内部温度を精度よくしかも安全簡単迅速にめるこ
とができるもので、布設ケーブル運用管理においてその
効果は大である。
第１図および第２図はケーブルの一例を示す断面図およ
びその等価回路図、第３図は本発明の一実施例図である
。 （１）・・・ケーブルの導体、（ｌａ）・・・絶縁体、
（１ｂ）・・・金属シース層、（ｔｃ）・・・防蝕層、
（２）・・・熱媒体、（３）、（４）・・・熱電対、（
５）・・・イ／り・−フェース回路、【６）・・・演算
装置、（７）・・・熱定数などの記憶装置、（８）・・
表示装置、（９）・・−記録装置。 第１ｇ 第２図 ￥７３図
びその等価回路図、第３図は本発明の一実施例図である
。 （１）・・・ケーブルの導体、（ｌａ）・・・絶縁体、
（１ｂ）・・・金属シース層、（ｔｃ）・・・防蝕層、
（２）・・・熱媒体、（３）、（４）・・・熱電対、（
５）・・・イ／り・−フェース回路、【６）・・・演算
装置、（７）・・・熱定数などの記憶装置、（８）・・
表示装置、（９）・・−記録装置。 第１ｇ 第２図 ￥７３図
Claims (1)
- ケーブルを、それぞれ直列の熱抵抗を介して縦続接続さ
れたｎ層の並列された熱源部と熱容量部とよりなる等価
回路によって表わすと共に、ケーブルの最外層表面温度
と表面放散熱量を時々刻々実測し、この各時刻毎の実測
値と既知のケーブル熱定数による熱抵抗と熱容量および
既知の誘電損率による熱源部の発生熱とから熱流量をめ
て、負荷電流および周囲温度変化時の導体等の内部温度
とその変化をめることを特徴とする電カケーブルの内部
温度推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8926084A JPS60233521A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 電力ケ−ブルの内部温度推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8926084A JPS60233521A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 電力ケ−ブルの内部温度推定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60233521A true JPS60233521A (ja) | 1985-11-20 |
| JPH0376694B2 JPH0376694B2 (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=13965783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8926084A Granted JPS60233521A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 電力ケ−ブルの内部温度推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60233521A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6446731U (ja) * | 1987-09-16 | 1989-03-22 | ||
| JPS6446733U (ja) * | 1987-09-16 | 1989-03-22 | ||
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-
1984
- 1984-05-07 JP JP8926084A patent/JPS60233521A/ja active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0376694B2 (ja) | 1991-12-06 |
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