[發明專利]一種多根并行直流電纜的電老化試驗仿真計算方法

有效

• 申請號: 201510628695.2
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105279314B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 于欽學;劉霞;高景暉;鐘力生;傅明利;侯帥
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種多根并行直流電纜的電老化試驗仿真計算方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S100、根據實際的電老化試驗平臺的實際設備參數，建立多根并行直流電纜的電老化仿真電路模型；

所述電老化仿真電路模型包括：

直流電壓源、直流電壓源的保護電阻、用于等效每根直流電纜的電阻和電容所組成的阻容電路、時控開關S1和S2，以及與每個阻容電路串聯的串聯電阻r和串聯電感L，其中：

所述阻容電路為并聯方式，其中每根直流電纜的等效電阻和電容為并聯方式；

每個阻容電路依次串聯一個串聯電阻和串聯電感后，均形成一個支路，所有支路并聯連接形成等效并聯電路，以等效多根并行直流電纜；

所述等效并聯電路串聯所述保護電阻，并進一步經所述保護電阻串聯到所述直流電壓源的一端；

所述時控開關S1并聯到第一支路中直流電纜的等效電阻處，時控開關S1為支路擊穿模擬時控開關，支路擊穿模擬表現為時控開關S1合上；

所述時控開關S2用于模擬熔斷器，其一端連接于第一支路的串聯電感，另一端連接直流電壓源的另一端；

S200、設置所述仿真電路模型的參數；

S300、利用ATP-EMTP軟件對所述仿真電路模型進行仿真計算，得出防止多根并行直流電纜中一個支路擊穿引起其他支路擊穿的方案，并據此指導工程實際中的多根并行直流電纜的電老化試驗。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

步驟S100中所述電老化仿真電路模型包括至少4個模塊：電源模塊，每根電纜的等效模塊，電纜擊穿控制模塊，與每根電纜的等效模塊為串聯關系的多個串聯阻感模塊；

所述串聯阻感模塊包括互相串聯的串聯電阻和串聯電感；

每根電纜的等效模塊相互之間為并聯方式；

電纜擊穿控制模塊包括至少2個開關，其中開關1并聯于其中一根電纜的等效模塊，開關2串聯于與這根電纜的等效模塊相連接的所述串聯阻感模塊。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S200具體包括：

設置直流電壓源的幅值為40kV；

用于等效直流電纜的電阻和電容的并聯電路中單位長度電纜的電阻R和電容C由以下公式確定；

式中：r_o為等效直流電纜的絕緣層外徑；r_i為等效直流電纜的絕緣層內徑；ρ為交聯聚乙烯電阻率；ε₀為真空介電常數；ε_r為相對介電常數；

設置時控開關S1在與之并聯的支路發生擊穿時合上；

設置用于模擬熔斷器的時控開關S2，在時控開關S1合上后斷開。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S300具體包括：

S3001、設置仿真計算時間和仿真計算步長；

S3002、運行ATP-EMTP軟件，并監測擊穿支路和未擊穿支路的電流幅值變化。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述在時控開關S1合上后斷開具體為，在時控開關S1合上后8～15μs后斷開。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟S3002中的擊穿支路和未擊穿支路包括：串聯電阻r和電感L的擊穿支路和未擊穿支路，以及對應的未串聯電阻r和電感L的擊穿支路和未擊穿支路。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述步驟S300中的方案，要確保在擊穿支路上串聯電阻和電感，防止在一條支路擊穿時引起其它支路擊穿。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：在擊穿支路上串聯電阻和電感的取值為電阻r＝0.1Ω，電感L＝1mH。