[发明专利]高压直流塑料绝缘电缆附件通流上限确定方法

说明书

本发明公开了一种高压直流塑料绝缘电缆附件通流上限确定方法，该方法包括步骤：搭建有限元模型；计算不同载流下线芯最高温度和各层绝缘最大温差；以线芯最高长期允许温度和各固体绝缘层内外表面最大允许温差作为高压直流电缆附件稳态载流量的约束条件并得到初始载流区间；使用二分法的思想不断缩小载流区间，最终得到高压直流电缆附件稳态载流量；在高压直流电缆附件运行期间，以载流量计算结果作为附件通流上限。本发明同时考虑了导电线芯最高长期允许温度和各固体绝缘层内外表面最大允许温差两个约束条件，符合高压直流电缆附件绝缘特性；可以根据外界环境的变化灵活地调节附件载流量，充分利用了电力电缆线路传输容量、提高了电缆利用率。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种高压直流塑料绝缘电缆附件(包括终端和接头)通流上限确定方法。

背景技术

高压直流电缆附件稳态载流量的准确计算及通流上限确定对于其传输能力的充分利用具有重要意义。

目前确定电缆本体载流量的方法是以IEC 60287为基础的解析计算方法以及利用边界元、有限差分、有限元的数值计算方法为主。可以看出现阶段电缆本体载流量的研究已日趋完善，但是对于电缆附件温度分布与载流关系尚缺乏深入研究。电缆附件(即接头和终端)是电力电缆安全运行中最薄弱的环节，也是电缆绝缘的重要环节。只有在综合考虑电缆本体和电缆附件的载流水平后，提出充分利用电力电缆线路传输容量、提高电缆利用率才具有实际意义。

与交流电缆不同，直流条件下，高压直流电缆附件各绝缘层内外表面温差同样影响着绝缘状态。所以在进行高压直流电缆附件稳态载流量的计算时，应同时考虑电缆线芯导体最高长期允许温度和各固体绝缘层内外表面最大允许温差，以确保绝缘处于良好的状态。在载流量确定以后，以载流量的计算值作为附件运行期间施加通流上限的参考，可以保障附件长期安全运行同时充分利用电缆附件传输容量。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题及不足，本发明提供一种高压直流电缆附件通流上限确定方法。该方法可以通过环境温度的变化灵活调节附件载流量，同时考虑了线芯导体最高长期允许温度和各固体绝缘层内外表面最大允许温差为附件载流量确定的两个约束条件，符合高压直流电缆附件绝缘特性的要求。在载流量确定以后，以载流量的计算值作为附件运行期间施加通流上限的参考，可以保障附件长期安全运行同时充分利用电缆附件传输容量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种高压直流塑料绝缘电缆附件通流上限确定方法，包括如下步骤：

步骤1，依据电缆附件结构尺寸建立高压直流电缆附件几何模型图；

步骤2，输入电缆附件各个组件的材料参数，划分网格，建立高压直流电缆附件有限元模型；

步骤3，将附件导电线芯最高温度Tmax初始值定为Tn＝70℃，n为迭代计算的步骤，取n＝1，在初始载流值下求出此时导体线芯单位直流电阻R和导电线芯发热量Qn；

步骤4，将线芯发热量Qn和环境温度Ta作为有限元加载条件施加到有限元模型中；

步骤5，求解模型，在温度场后处理云图中得到附件的最高温度Tmax为T(n+1)，并重新计算出一个线芯发热量Q(n+1)；