芯發(fā)熱量仏為42992. 64W/m 2;
[0034] 步驟4,將線芯發(fā)熱量仏和外界環(huán)境溫度T 3為30°C作為邊界條件帶入到物理模型 中；
[0035] 步驟5,求解模型，在溫度場后處理云圖中得到終端的最高溫度1~_為T 2, T2值為 51. 3°C并重新計算出一個線芯發(fā)熱量％為40251. 96W/m 2;
[0036] 步驟6,將仏和T a作為邊界條件再次帶入到模型中，求解模型，在溫度場后處理 云圖中得到新的最高溫度！~_為T 3, T3值為50. (TC，并重新計算出一個線芯發(fā)熱量Q 3為 40168. 38ff/m2；
[0037] 步驟7,將％和T a作為邊界條件再次帶入到模型中，求解模型，在溫度場后處理云 圖中得到新的最高溫度T 4, T4值為49. 9°C，因?yàn)镮 T 4-T31滿足溫度精度0. 1°C，此時的 溫度場即為外界溫度30°C、線芯載流800A下的終端穩(wěn)態(tài)溫度分布。此時的線芯最高溫度 49. 9°C，XLPE絕緣層最大溫差13. 3°C，增強(qiáng)絕緣層最大溫差7. 3°C ;
[0038] 步驟8,在穩(wěn)態(tài)溫度場確定后，計算以初始載流值為基準(zhǔn)的不同線芯載流下的線芯 最高溫度以及各固體絕緣層內(nèi)外表面最大允許溫差；
[0039] 步驟9,以線芯最高長期允許溫度90°C和各固體絕緣層內(nèi)外表面最大允許溫差 20°C作為高壓直流電纜終端穩(wěn)態(tài)載流量的約束條件，得到一個符合條件的允許載流區(qū)間 [800A， 1000A]。
[0040] 步驟10,運(yùn)用數(shù)學(xué)上二分法的思想不斷逼近，縮小允許載流區(qū)間，最終得到滿足精 度要求的終端載流量值950A。此時線芯最高溫度59°C，不超過90°C ;XLPE絕緣層最大溫差 19. 8°C，硅橡膠絕緣層最大溫差9. 8°C，均小于20°C。在滿足載流精度的允許范圍內(nèi)，160kV 高壓直流電纜終端在絕緣外表面溫度30°C時的最大載流可達(dá)到950A。
[0041 ] 步驟11，在160kV高壓直流電纜終端運(yùn)行期間，以載流量計算結(jié)果950A作為終端 通流上限。在載流量確定以后，以載流量的計算值作為運(yùn)行期間附件施加通流上限的參考， 可以保障附件長期安全運(yùn)行同時充分利用電纜附件傳輸容量。
[0042] 本發(fā)明結(jié)合上述具體實(shí)施方法僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制。任何未 背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方 式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高壓直流塑料絕緣電纜附件通流上限確定方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，依據(jù)電纜附件結(jié)構(gòu)尺寸建立高壓直流電纜附件幾何模型圖； 步驟2,輸入電纜附件各個組件的材料參數(shù)，劃分網(wǎng)格，建立高壓直流電纜附件有限元 豐旲型； 步驟3,設(shè)定附件導(dǎo)電線芯最高溫度Tmax初始值定為Tn，n為迭代計算的步驟，取n= 1， 在初始載流值下求出此時導(dǎo)體線芯單位直流電阻R和導(dǎo)電線芯發(fā)熱量Qn; 步驟4,將線芯發(fā)熱量Qn和環(huán)境溫度T3作為有限元加載條件施加到有限元模型中； 步驟5,求解模型，在溫度場后處理云圖中得到附件的最高溫度Tniax為T(n+1)，并重新計 算出一個線芯發(fā)熱量Q(n+1); 步驟6,判斷相鄰兩次迭代計算溫度差值II\n+1)-TnI是否滿足溫度精度I，若不滿足則 將（n+1)的值賦給n，由Tn計算Qn并跳轉(zhuǎn)到步驟4 ;若滿足則跳轉(zhuǎn)到步驟7,此時的溫度即 為該條件下線芯的最高溫度，并得到該條件下的穩(wěn)態(tài)溫度場分布； 步驟7,在穩(wěn)態(tài)溫度場確定后，計算以初始載流值為基準(zhǔn)的不同線芯載流下的線芯最高 溫度以及各固體絕緣層內(nèi)外表面最大允許溫差； 步驟8,以線芯最高長期允許溫度和各固體絕緣層內(nèi)外表面最大允許溫差作為高壓直 流電纜附件穩(wěn)態(tài)載流量的約束條件，得到一個符合條件的允許載流區(qū)間； 步驟9,運(yùn)用數(shù)學(xué)上二分法的思想不斷逼近，縮小允許載流區(qū)間，最終得到滿足精度要 求的附件載流量值。 步驟10,在高壓直流電纜附件運(yùn)行期間，以載流量計算結(jié)果作為附件通流上限。2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的高壓直流電纜附件通流上限確定方法，其特征在于，單位 長度直流電阻R(Q/m)按照IEC60287標(biāo)準(zhǔn)中提供的方法計算： R=R〇(l+a20(Tnax-20)) (1) 其中，RjQ/m)為20°C時的線芯導(dǎo)體單位長度直流電阻，a2。為直流電阻溫度系數(shù)。查 標(biāo)準(zhǔn)可知：Q20= 3. 93XlO3;R0=3. 12X10 5Q/m〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的高壓直流電纜附件通流上限確定方法，其特征在于，導(dǎo)電 線芯發(fā)熱量Q(W/m2)的計算公式為：其中，L(A)為線芯載流，RJQ)為線芯導(dǎo)體電阻，V(m3)為線芯導(dǎo)體體積，S(m2)為線芯 導(dǎo)體底面積，r為線芯導(dǎo)體底半徑（m)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的高壓直流電纜附件通流上限確定方法，其特征在于，環(huán)境 溫度心通過在附件最外層安裝測溫裝置測出，測溫裝置不局限于熱電偶和測溫光纖。5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的高壓直流電纜附件通流上限確定方法，其特征在于，相鄰 兩次迭代計算溫度差值的精度要求為0. 1°C。6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的高壓直流電纜附件通流上限確定方法，其特征在于，步驟3 將附件導(dǎo)電線芯最高溫度Tniax初始值定為Tn= 70°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓直流塑料絕緣電纜附件通流上限確定方法，該方法包括步驟：搭建有限元模型；計算不同載流下線芯最高溫度和各層絕緣最大溫差；以線芯最高長期允許溫度和各固體絕緣層內(nèi)外表面最大允許溫差作為高壓直流電纜附件穩(wěn)態(tài)載流量的約束條件并得到初始載流區(qū)間；使用二分法的思想不斷縮小載流區(qū)間，最終得到高壓直流電纜附件穩(wěn)態(tài)載流量；在高壓直流電纜附件運(yùn)行期間，以載流量計算結(jié)果作為附件通流上限。本發(fā)明同時考慮了導(dǎo)電線芯最高長期允許溫度和各固體絕緣層內(nèi)外表面最大允許溫差兩個約束條件，符合高壓直流電纜附件絕緣特性；可以根據(jù)外界環(huán)境的變化靈活地調(diào)節(jié)附件載流量，充分利用了電力電纜線路傳輸容量、提高了電纜利用率。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN105044489
【申請?zhí)枴緾N201510355321
【發(fā)明人】陽林, 曾彤, 李昭紅, 郝艷捧, 傅明利, 田野, 侯帥, 卓然
【申請人】華南理工大學(xué), 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月23日