10kV配电线路带电作业遮蔽用具

孙井波

摘要：为了避免10kV配电线在现场作业中触电事故，必须使用绝缘毛毯和其他绝缘屏蔽工具来复盖现场主体。温度流场耦合法用于模拟10kV分布线实时工作中绝热材料的温升和散热过程，分析绝热材料的材料、长度、厚度、风速和日照强度对绝热材料温度分布的影响。结果表明，在相同条件下，树脂隔热材料毯的温度上升低于橡胶隔热材料毯的温度上升，随着隔热材料厚度的降低和风速的增加，遮光材料的厚度下降和风速的增加达到一定程度，日照强度上升100W/m2时，橡胶和树脂绝缘材料的温度分别上升约0.9K和0.8K 树脂绝缘毯的散热性能良好，但由于熔点低，在高温负荷环境下应避免树脂绝缘毯的温度过高。

关键词：配电线路;带电作业;遮蔽用具;绝缘毯;温升

1绝缘毯温升特性分析

为了计算绝热材料的温升，假设材料为各向同性，材料参数恒定，绝热材料形状有序，无严重挤压变形，卷起时绝热材料的毯和导体之间无间隙。

1.1计算模型和模拟参数设定

1.1.1绝热层的材料参数

在实际的现场工作过程中，绝缘毯子主要用于包裹高压线、绝缘弦和横臂。橡胶及树脂绝缘毯的参数如表1所示。橡胶绝缘毯具有高温电阻和良好的电气性能特性，树脂绝缘毯具有更好的散热性能，但具有较弱的耐高温性。

1.1.2双绞线模型的简单化

考虑到螺纹线模型复杂，螺纹线的径向温度基本相同，为了减少计算量，钢制铝双绞线等同于单根线。同等方法简化为半径5.6mm、功率密度42399 W/m3的单一导体，使导体的单位长度及导体的有效散热面积基本不发生变化。单一导体的半径温度基本相同，导体的温度上升与原螺纹线模型的温度上升相比约为5.1k，它们之差仅为2%，这说明简单的方法是可行的。

1.1.3导体长度和外周半径的选择

在计算过程中，为了提高计算结果的精度，需要尽量增大导体的长度和空气的外侧边界尺寸，但也会导致计算量的增加。因此，在确保计算结果精度的条件下，必须缩小线长和空气外部边界尺寸。隔热材料的包框简化为相同厚度的圆形环，其长度和厚度分别为1500毫米和10毫米。导体和外侧边界层两端的截面分别设定为绝热边界条件和开放边界条件，环境温度为295kK。用绝缘毛毯包着的一部分导线的温度上升，只比表示导线的热传导率良好、整体温度差小的裸线高约4 K。距离中心点o的距离超过1500mm时，导体的温度上升缓慢下降，容易变得平坦，变化均在0.2K以内，振幅约为1%左右。因此，l为1500mm时，可以满足计算要求。

空气外侧边界半径为800、1500、2000、2500和3000mm时，随着r的增加，隔热材料的温度上升逐渐降低，但减少范围逐渐减小。r为2500mm和3000mm时，隔热材料毯的温度上升不同0.7%，即r超过2500mm时，外侧的边界尺寸对隔热材料的温度上升几乎没有影响。因此，当边界半径在额定载荷下为2500mm时，可以满足计算精度。

额定载荷下隔热材料毛毯的1.2温度上升分布隔热材料的毛毯长1500mm，导体3000mm，外缘半径2500mm。隔热材料由橡胶和树脂制成，有效电流值为266A。不考虑日照强度和风速的影响。隔热材料毯的表面温度上升范围约为10～15K，整体表面温度上升差较小，但橡胶绝缘毯的最高温度上升受热对流的影响，比树脂绝缘毛毯高22.6%，两种材料的隔热材料上部表面的温度上升约比下面高4K。

接触电线的橡胶和树脂绝缘材料的毛毯的温度上升分别为32.5 k和26.5 k。由于绝热材料的热传导率差，橡胶和树脂绝缘毯的内表面和外表面的温度差接近21、15K，但橡胶的热传导率比树脂低，橡胶绝热毯的热传导率恶化，整体的温度上升和放射状温度梯度比树脂绝热材料高。

2影响隔热材料温度上升的因素分析

2.1隔热材料的厚度和长度的影响

调查了绝热材料的包材厚度对温度上升的影响，计算了具有2、4、6、8、10mm搭接厚度的橡胶和树脂绝缘毛毯的温度上升。在计算过程中，导体电流的有效值为266A，不考虑风速和日照的影响，得到绝热材料的最大温度上升和封装厚度的关系。最大温度上升随着封装厚度的增加而上升，平均增长率分别约为1.3k/mm和1.6 K /mm。卷板厚从2mm增加到10mm时，橡胶和树脂绝缘毛毯的最高温度上升分别上升约25.0%和15.6%，橡胶绝缘毛毯的最高温度上升会随卷厚而变化。橡胶毯的最大温度上升方面，涂装厚度为2mm时比树脂毯高2.3k，涂层厚度为10mm时比树脂毯高6.3k。可以看出，随着封装厚度的增加，两个绝热材料之间的最大温度差有增加的趋势。在确保绝缘强度的条件下，应该尽可能减少绝热毛毯的包裹厚度。

通过模拟绝热材料长度的影响，可知绝热材料的毛毯长度为700～1500mm时，绝热材料的整体温度上升不发生较大变化，屏蔽长度的工作模式不到700mm时不常见，因此绝缘毛毯的长度只需要满足绝缘条件 多个绝缘毛毯包裹电线时，绝缘毛毯相互重叠部分要求在150mm以上，隔热材料的卷起可能会影响散热。为了调查绝热材料重叠部分的温度上升，计算了导体上2层绝热毛毯创伤的温度上升。●隔热材料的包装材料厚度为4mm，全长为1750mm。重叠零件的长度、厚度分别为150mm和8mm。计算后，橡胶和树脂绝缘毛毯的最高温度上升分别为29.9 k和25.2 k。与隔热材料毛毯的重叠相比，橡胶和树脂绝缘毛毯的最高温度上升了3.3k和2k。因此，为了简化分析，这篇论文忽略了绝缘毛毯重叠的搭接，只考虑了单一绝热材料的温度上升特性。

2.2风速的影响

风速是影响绝热材料风流和温度上升的重要因素，因此研究风速对绝热材料温度上升的影响非常重要。在中国大部分地区，风速在2米/秒到3米/秒[ 12 ]的范围内，因此风速为2米/秒，风向角为36.5。计算10mm封装厚度的橡胶绝缘毛毯的温度上升。风速为2m/s时，橡胶和树脂绝缘毯的最高温度上升分别为28.6k和22.4k。与0m/s风速比较，橡胶和树脂绝缘毛毯的最高溫度上升分别减少13.6%和18.3%。

為了分析风速对绝缘毛毯温度上升的影响，分别计算了以3、4、5、6 m/s的风速由不同材料制作的绝热毛毯的温度上升。随着风速的上升，两种隔热材料的温度上升明显减少，但风速达到0～3m/s后逐渐减少，隔热材料的温度上升最快，风速上升1m/s后隔热材料的温度上升约下降1k。

2.3日照度的影响

鉴于日照强度对隔热层温度上升的影响，表面力密度将应用于日照面。将日照强度设定为1000瓦/平方米，橡胶和导体太阳表面的计算日照力密度分别为293.0和91.0W/m2 .绝热材料的温度将上升约9。阳光下5%9K，光照好的一侧温度明显相差约12.8 K，比沙子多的一侧要高。可以看出，阳光对隔热材料的温度上升产生了很大的影响。

为了分析日照强度变化对绝热材料温度上升的影响，选择了500、1500、2000、2500 w/m 2的日照强度范围作为参考文献：[8]，分析了用具有日照强度的不同材料制作的绝热材料毯的温度上升的波动规律。隔热材料毯子的温度上升随着日照强度的增加而增加。日照强度上升100W/m2时，橡胶和树脂隔热材料毯的温度分别上升了约0.9K、0.8K。与不考虑日照强度相比，达到日照强度时

2500 W/m2时，橡胶和树脂绝缘材料毯的温度上升了68.3%和71.2%。可知在夏天的高温环境下，隔热材料的温度上升很高。

3结束语

a .额定负荷下，橡胶和树脂绝缘毛毯的最大温度上升分别为32.5 k和26.5 k，绝热毛毯内侧和外侧表面的温差分别达到21 k和15k。橡胶绝缘毯的整体温度上升和放射状温度梯度比树脂隔热毯的高。

b 绝热材料的温度随着包装厚度的增加而增加，橡胶绝缘毯子和树脂绝缘毯子的温度上升率分别为1.3和1.6 K /mm的厚度。风速可以促进隔热材料毯子的散热。风速为6m/s时，隔热材料的温度上升可以降低约8k。

c .随着日照强度的增加，隔热材料的温度大幅上升。日照强度上升100W/m2时，橡胶和树脂绝缘毯的温度分别增加了约0.9和0.8k。阳光是引起隔热材料高温的主要因素之一。因此，夏天处于高温和重载下时，需要注意绝热材料的温度上升。

参考文献：

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[3]杨晓翔，张召亮.配网带电作业中绝缘遮蔽罩的应用和优化设计[J].水电能源科学，2012，30（11）：181-183.

[4]戴沅，聂耸，程养春，等.输电线路动态增容载流量计算模型综述[J].广东电力，2010，25（11）：51-56.