[发明专利]一种动态确定高压电缆暂态热路中绝缘最佳分层数的方法

权利要求书

1.一种动态确定高压电缆暂态热路中绝缘最佳分层数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选择所需高压电缆，确定其尺寸及各层材料物性参数；

S2、构建电缆本体暂态热路模型及对应的数学模型，该步骤具体为：

S201、构建电缆本体暂态热路模型；

S202、构建热路模型对应的数学模型；

S3、确定暂态热路模型中各参数，该步骤具体为：

S301、时不变参数的确定；

S302、时变参数的确定；

S4、根据步骤S2中的数学模型，采用MATLAB编辑计算程序；

S5、导入各模型参数，利用循环语句，计算某一时刻不同分层数下导体的温度值，求解导体温度随分层数的变化率，当变化率达到设定的变化率下限，此时分层数为最佳分层数；

S6、以S5中计算结果为基础，并重复S5中的步骤，确定下一时刻的绝缘层最佳分层数；

S7、重复S5、S6，即可得到高压电缆暂态热路中绝缘层实时最佳分层数。

2.根据权利要求1所述的动态确定高压电缆暂态热路中绝缘最佳分层数的方法，其特征在于，步骤S1中：根据计算需要，选择对象型号的高压电缆作为计算原型，确定相关电缆各层结构的参数包括：尺寸数据、材料特性、导热率、比热容、电阻率。

3.根据权利要求1所述的动态确定高压电缆暂态热路中绝缘最佳分层数的方法，其特征在于，所述步骤S201具体为：

根据电缆线路和各层材料的特点，构建暂态热路模型基于以下假设：1)相对电缆半径，电缆线路长度无限大，对于长直电缆段，忽略其轴向传热；2)在一般敷设条件特别是实验条件下，电缆外部环境均匀，电缆各层材料各向同性，并且中心对称；3)各层材料的热容热阻不随时间空间而变化；4)内外屏蔽层很薄且热参数与绝缘层相似，因此三者合并同一层处理，5)相对导体损耗而言，介质损耗忽略不计，单端接地情况下忽略护套损耗；

基于以上假设，电缆本体热路简化成沿着径向的一维热路模型，同时绝缘层采用等厚度分层处理，电缆热路模型为分布参数暂态热路模型；设置：P表示电缆导体损耗；n-3表示绝缘层分层数；T₁表示电缆导体温度；T₂—T_n-3表示电缆绝缘层，含内、外屏蔽各分层温度；T_n-2表示绕包带温度；T_n-1表示气隙层温度；T_n表示铝护套温度；T_o表示电缆表皮温度；C₁'表示电缆导体热容；C₁”、C₂—C_n-3表示电缆绝缘层，含内、外屏蔽层各分层热容；C_n-2表示绕包层热容；C_n-1表示气隙层热容；C_n'表示铝护套热容；C_n”表示外护套热容；R₁—R_n-3表示电缆绝缘层，含内、外屏蔽各分层热阻；R_n-2表示绕包层热阻；R_n-1表示气隙层热阻；R_n表示外护套热阻。

4.根据权利要求3所述的动态确定高压电缆暂态热路中绝缘最佳分层数的方法，其特征在于，所述步骤S202具体为：

对热路中的每个节点列写节点方程，并转化为矩阵表达形式：

其中，C₁＝C₁'+C₁”，C_n＝C_n'+C_n”，各矩阵如下：

T＝[T₁ T₂ T₃ … T_n]^T