[发明专利]一种获取直流电缆载流量临界环境温度的计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种获取直流电缆载流量临界环境温度的计算方法及系统，属于电力系统技术领域。获取直流电缆绝缘材料参数，对直流电缆绝缘材料参数进行函数拟合，生成电导率数值模型；根据电导率数值模型获取直流电缆绝缘材料等效电导率、直流电缆绝缘材料绝缘层中间点电场值、温度值和直流电缆绝缘材料绝缘层的泄漏电流，确定直流电缆材料绝缘层电场分布；确定当绝缘材料绝缘层中电场最大时，获取直流电缆绝缘材料外层温度及最大温度梯度；根据最大温度梯度获取环境温度关系式，并结合载流量与线芯温度之间的热路模型计算直流电缆的临界环境温度。本发明在不同环境温度下，通过线芯温度控制电缆载流量的最大温度梯度和环境温度临界值。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种获取直流电缆载流量临界环境温度的计算方法及系统。

背景技术

不同于交流电缆，挤出直流电缆绝缘材料的电导率受温度影响，绝缘层中电场分布会发生反转，因此不能在较大的温度梯度下运行。目前，直流载流量计算主要采用有限元法计算，但是这种方法需要不断重复整定初始载流量值，效率很低，而且未考虑绝缘层内最高电场的限制和环境温度对温度梯度的影响，未能提出在低温状态下电缆载流量控制的判别方法，不能为运行中的直流电缆载流量控制提供参考

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种获取直流电缆载流量临界环境温度的计算方法，本发明方法包括：

获取直流电缆绝缘材料参数，所述参数包括：电导率σ、温度T和电场E对直流电缆绝缘材料参数进行函数拟合，生成电导率数值模型；

根据电导率数值模型获取直流电缆绝缘材料等效电导率、直流电缆绝缘材料绝缘层中间点电场值、温度值和直流电缆绝缘材料绝缘层的泄漏电流，确定直流电缆材料绝缘层电场分布；

确定当绝缘材料绝缘层中电场最大时，获取直流电缆绝缘材料外层温度及最大温度梯度；

根据最大温度梯度获取环境温度关系式，根据关系式获取直流电缆的临界环境温度。

可选的，对直流电缆绝缘材料参数进行函数拟合包括：

根据温度T和电导率σ根据拟合公式拟合电导率随温度变化的系数B，公式如下：

σ(T)＝A₁e^-B/T (1)；

根据场强E和电导率σ根据拟合公式拟合电导率随场强变化的系数C，公式如下

根据B、C系数带入拟合公式获取系数A，公式如下：

可选的，材料温度系数B的获取根据公式：

其中，为活化能、q为电子电荷量和k_b为波尔兹曼常数。

可选的，等效电导率σ_av的获取根据如下公式：

其中：E_av为平均场强、σ_av为等效电导率；T_av为绝缘层中间点温度。

获取直流电缆绝缘层中间点处电场，根据平均场强公式，公式如下：

其中：U为电缆电压、R为绝缘外半径和rc为绝缘内半径。

可选的，直流电缆绝缘层中间点处电场与电缆施加电压和绝缘厚度有关，与平均场强相等。

可选的，确定直流电缆材料绝缘层电场分布包括：

获取直流电缆绝缘层中间点处温度值，根据公式如下：