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申请/专利权人：华北电力大学

摘要：本发明一种电弧热特性的潜隐故障暂态温度径向分布特征解析方法，根据电缆绝缘老化击穿实验数据，基于绝缘电阻模型和Kizilcay电弧模型搭建潜隐故障等效电路模型与故障点电缆物理模型；依据潜隐故障等效电路模型，推导解析出潜隐故障发热功率表达式；依据潜隐故障点电缆物理模型，利用传热理论，结合潜隐故障发热功率表达式解析出故障点暂态温度径向分布特征解析式，建立潜隐故障电气量与温度量间的关系。

主权项：1.一种电弧热特性的潜隐故障暂态温度径向分布特征解析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据电缆绝缘老化击穿实验数据，基于绝缘电阻模型和Kizilcay电弧模型搭建潜隐故障等效电路模型；步骤2、依据潜隐故障等效电路模型，推导解析出潜隐故障发热功率表达式；步骤3、依据潜隐故障实验数据以及潜隐故障发展物理过程，建立潜隐故障点电缆的物理模型；利用传热理论，结合潜隐故障发热功率表达式解析出故障点暂态温度径向分布特征解析式，建立潜隐故障电气量与温度量间的关系；对故障温度径向传播过程做如下简化：1略去电缆中对温度影响微弱的薄层结构，将电缆模型简化为缆芯、绝缘层、金属层及外护层四层；2将复杂的传热行为分解为简单一维传热过程的叠加，根据电缆分层结构，将传热过程正交解耦为热源对各材料层的横向传热过程以及不同材料层间的纵向传热过程，先考虑各层横向传热过程、再考虑各层的纵向传热过程，叠加得到最终的故障温度径向分布解析式；3根据传热过程是否受初始条件约束，将物体受热阶段划分为初始热状况以及正规热状况阶段，不同传热阶段的划分条件为：t*＝L2Fo*α式中，Fo为傅里叶数，当t＞t*相应Fo＞Fo*时，即进入正规热状况阶段，Fo*常取0.3，L为受热物体的宽度、α为受热物体材料的热扩散率系数；4在秒级尺度上，忽略电弧的暂态非线性过程，将故障热源近似等效为一个热流源，热源向四周发出的热通量为： 式中，A为电缆破损表面积，Qf为潜隐故障下的发热功率；根据热传导理论，按照横向传热过程边界条件以及横向与纵向传热间的热量传递关系，分别列写定解方程并求解，从而得到最终的潜隐故障发热故障暂态温度径向分布特征解析式为： 其中，M、N、P分别为： 式中，t为时间；λe和αe分别为外护层材料的导热系数和热扩散率系数；re为外护层的外径；λal为金属层材料的导热系数；ral为金属层的外径；αi为绝缘层材料的热扩散率系数；φf为故障热通量，A为破损表面积；为纵向传热边界；Lal为金属层的径向宽度，Lal＝ralπ；ρal、cal分别为金属层材料的密度、比热系数参数；the为外护层厚度；τ为电弧时间常数。

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