[发明专利]一种海底电缆耐压试验终端电压计算方法

权利要求书

1.一种海底电缆耐压试验终端电压计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：根据海底电缆分布参数模型，求出电缆沿线电压计算公式为：

其中，将x看作电缆上任意一点距离末端的长度，设电缆始端接有内阻为Z_in(s)的电压源U_s(s)，电缆末端接阻抗Z(s)，λ为电缆的长度，Z₀(s)为线路的特性阻抗，γ(s)是线路传播传播常数，G是电缆的电导，S＝jω；

S2：根据三相电缆各层电压分布，结合不同层之间的电容等效模型，求出任一相电缆的线芯自电纳B_CC；

S3：根据B_CC求出等效电容C，将等效电容并联到电缆终端，根据电缆沿线电压计算公式求出电缆末端电压。

2.根据权利要求1所述的海底电缆耐压试验终端电压计算方法，其特征在于，步骤S1中，根据海底电缆分布参数模型，求出电缆沿线电压计算公式的方法包括以下步骤：

S11：建立海底电缆分布参数模型，其中，分布参数计算公式为：

其中，ω＝2πf为角频率，r_c和r_S分别为电缆的缆芯外半径和屏蔽层内半径，a和b是电缆的绝缘层的内半径和外半径，ρ_c是电缆的缆芯电阻率，μ₀为真空磁导率，ε为绝缘层的介电常数；

S12：将x看作电缆上任意一点距离末端的长度，通过海底电缆分布参数模型，以得到均匀传输线的方程为：

在零初始条件下，对上述均匀传输线方程做拉普拉斯变换可得：

S13：求解步骤S12中的方程得到长线方程为：

其中，A和B由边界条件决定，Z₀(s)为线路的特性阻抗，γ(s)是线路传播传播常数，

S14：设电缆始端接有内阻为Z_in(s)的电压源U_s(s)，电缆末端接阻抗Z(s)，可以得到边界条件为：

S15：将边界条件代入到长线方程，用jω替换网络函数中的变量S，得到电缆沿线电压分布为：

其中，λ为电缆的长度。

3.根据权利要求1所述的海底电缆耐压试验终端电压计算方法，其特征在于，步骤S2中，所述任一相电缆的线芯自电纳B_CC满足下述公式：

B_cc＝10B_cs

其中，B_cs为单相电缆的电纳，B_cc为三相电缆中线芯的自电纳。

4.根据权利要求3所述的海底电缆耐压试验终端电压计算方法，其特征在于，步骤S3中，根据B_CC求出等效电容C，将等效电容并联到电缆终端，根据电缆沿线电压计算公式求出电缆末端电压的方法包括以下步骤：

在电缆每一相末端并联一个电容器C’，C’＝9·C_cs·l，则电缆末端阻抗表示为：Z＝1/jωC’；

将末端阻抗代入到电缆沿线电压计算公式，得到终端电压为：

其中，λ为电缆的长度。