[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

说明书

本发明公开了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，包括以下步骤：S1、选择所需高压电缆；S2、构建电缆本体暂态热路模型及对应的数学模型；S3、确定模型中各参数；S4、根据S1中的数学模型编辑计算程序；S5、导入各模型参数，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，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。本发明方法能得到更优化的暂态热路模型，并且使模型具有实时修正特性，为电缆载流量的准确计算打下重要基础。

技术领域

本发明涉及高压电缆载流量计算技术领域，特别涉及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。

背景技术

随着城市用电量的大幅度增加，同时为了提高城市空间的利用率，城区输电网广泛采用大容量的电缆线路送电。近年来，中心城区部分电缆线路逐渐接近甚至超过了其设计载流量，严重威胁电力系统的安全运行。扩建电缆线路成本高，周期长，并且受到征地等问题的制约，短期内无法解决线路过负荷问题。因此，电缆线路的增容势在必行，而增容的基础是准确计算电缆线路的载流量。

目前，电缆载流量的计算主要有数值解法和解析法，前者包括有限元法、边界元法等，后者包括IEC 60287、IEC 60853、热路等方法。其中热路法在计算暂态过程时需要根据电缆结构尺寸、物性参数构建暂态热路模型并确定各参数，而绝缘层的处理则是极其重要的一环。

周凡等人在暂态热路模型处理中对绝缘层采用4种不同的分层方法，探究分层类型及分层数对载流量计算影响，发现绝缘分层能提高电缆载流量的计算精度。但该研究只停留在定性的层面，并没有定量给出绝缘的最佳分层数，更没有分析在整个温升过程中不同时刻分层数变化对载流量计算的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供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，不仅给出了定量确定绝缘最佳分层数的方法，而且还考虑了不同温升时刻最佳分层数的变化，实现动态、实时确定高压电缆暂态热路中绝缘层最佳分层数的目的。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：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，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。

优选的，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。

优选的，所述步骤S201具体为：