[发明专利]一种海底电缆耐压试验终端电压计算方法

说明书

本发明提供一种海底电缆耐压试验终端电压计算方法，由于容升效应，常用集总参数电路计算海底电缆末端电压时误差较大，因此选用分布参数电路来等效电缆模型。首先根据长线方程推导出计及电缆两端边界条件的沿线电压计算公式，然后考虑最外层铠装和另外两相电缆的影响，结合三相电缆不同层之间的电容等效模型，得到任一相电缆的线芯自电纳B_cc和线芯和护套之间的电纳B_cs的关系，最后提出一种在电缆末端并联一个等效电容C的方法来准确计算出电缆终端电压。

技术领域

本发明涉及海底电缆耐压试验时终端电压的测量领域，具体而言涉及一种海底电缆耐压试验过程电压计算方法。

背景技术

电缆终端电压是海底电缆耐压试验的重要指标，在长电缆交流耐压试验过程中，为避免由于容升效应导致的被试品受到过高的电压作用，需要准确计算海缆终端电压，以能够确保耐压试验的接线方案的安全性、有效性。

由于大长度、高电压海底电缆耐压试验时终端电压难以直接测量，而且在海底电缆中常用的集总参数电路计算法会产生较大误差，因此目前急需一种能够准确计算电缆终端电压的方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种海底电缆耐压试验过程电压计算方法，能够准确计算海缆交流耐压试验时的终端电压。

为达成上述目的，结合图1至图3，本发明提出一种海底电缆耐压试验终端电压计算方法，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。

进一步的实施例中，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，由于电缆中的漏电流非常小所以电导G可以忽略不计，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：