[发明专利]一种测算超导电缆热机械力特性影响的建模方法

说明书

一种测算超导电缆热机械力特性影响的建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，将所述超导电缆拆分为单芯多层电缆、三芯绞合电缆、波纹管、外置回流管进行建模；步骤2，基于所述超导电缆的各个部分建模模型，进行仿真，并基于仿真结果获得各个部分建模模型的变形率和热膨胀系数；步骤3，组合所述超导电缆的各个部分建模模型，进行仿真，并基于仿真结果获得所述超导电缆整体的变形率和热膨胀系数。本发明方法测算得到的超导电缆形变率和热膨胀系数准确，与实际结果十分近似，具有充分的参考价值。

技术领域

本发明涉及超导电缆领域，更具体地，涉及一种测算超导电缆热机械力特性影响的建模方法。

背景技术

超导技术在电力系统中的应用多种多样，也是近年来超导应用研究的主要方向之一。与电力电缆相比，超导电缆具有很大的优越性，例如：输电能力较强，成本节约、占用空间小、线路阻抗极低、输电损耗小、抗磁干扰能力强；允许采用相对较低的电压进行长距离输电，也可以地下输电从而避免超高压高空输电所带来的噪声、电磁污染和安全隐患，保护生态环境。

现有技术中，超导电缆由于受到热机械力特性的影响，在电缆敷设的过程中存在着通入液氮后，线缆发生收缩形变的问题。并且，由于超导电缆的敷设环境较为复杂，根据实际工程的需要，往往存在着超导电缆要穿越桥架、电缆沟、转交工井等情况。因此，超导电缆的收缩形变就会造成更为严重的影响。然而现有技术中并不存在一种有效且准确的测算超导电缆的热机械力特性影响的方法。

因此，亟需一种测算超导电缆热机械力特性影响的建模方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种测算超导电缆热机械力特性影响的建模方法，通过对超导电缆的各个主要部分进行拆分，并利用有限元方法仿真出各个部分的形变率和热膨胀系数，最终测算出超导电缆整体的形变率和热膨胀系数。

本发明采用如下的技术方案。

一种测算超导电缆热机械力特性影响的建模方法，其中，方法包括以下步骤：步骤1，将超导电缆拆分为单芯多层电缆、三芯绞合电缆、波纹管、外置回流管进行建模；步骤2，基于超导电缆的各个部分建模模型，进行仿真，并基于仿真结果获得各个部分建模模型的变形率和热膨胀系数；步骤3，组合超导电缆的各个部分建模模型，进行仿真，并基于仿真结果获得超导电缆整体的变形率和热膨胀系数。

优选地，固定单芯多层电缆的各层端面，结合绑定各层材料中的每两层相邻材料；仿真并获取单芯多层电缆的轴向形变结果。

优选地，分别设置三芯绞合电缆的绞合节距为120mm、200mm、300mm、350mm、500mm和750mm；并基于不同绞合节距进行仿真，获取三芯绞合电缆不同绞合节距状态下的轴向形变结果。

优选地，选定三芯绞合电缆的绞合节距，并分别设置三芯绞合电缆的长度；基于不同电缆长度进行仿真，获取三芯绞合电缆不同长度下的轴向形变结果。

优选地，分别设置双层波纹管的长度为100mm、500mm、1000mm、1100mm、1200mm、1500mm；并基于不同长度进行仿真，获取双层波纹管不同长度状态下的轴向形变结果。

优选地，分别设置外置回流管的外径长度为120mm和100mm，内径长度为100mm、90mm、80mm、60mm；并基于不同的内径、外径长度进行仿真，获取双层波纹管的不同参数下的轴向形变结果。

优选地，设定超导电缆的环境温度从22℃均匀下降至-196℃，超导电缆铜芯的热膨胀系数为1.30×10^-5℃^-1。

优选地，组合超导电缆的各个部分建模模型，并在组合后的模型两端绑定圆片；其中，圆片的厚度可以为5mm、10mm、50mm和100mm。