[發明專利]一種基于二分法的電力電纜載流量計算方法

在審

• 申請號: 201711218628.9
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108037382A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 王春生;穆永強;張明理;沈方;王榮茂;楊曉崢;常福剛;胡大龍;蔣理;竇文雷;常開飛;潘超
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司;國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院;國家電網公司;東北電力大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

本發明是一種基于二分法的電力電纜載流量計算方法，根據傳熱學的基本原理，利用有限單元自動劃分法，建立一種電力電纜載流量有限元計算模型，并提出基于二分法計算電纜載流量的方法。研究結果表明，相對于傳統的熱路法，該方法不僅計算結果準確，而且可以綜合考慮外界環境因素對電纜載流量的影響，為進一步開展不同敷設方式下電力電纜載流量計算及其影響因素的研究提供可行方法，具有科學合理，真實有效，實用價值高等優點。

技術領域

本發明是一種基于二分法的電力電纜載流量計算方法，應用于電力電纜載流量計算及其影響因素分析。

背景技術

隨著經濟的快速發展，我國城市的用電需求量不斷增大，城市配網電纜也得到了大規模的應用。相關研究表明，電力電纜載流量與其導體溫度密切相關，因此根據導體溫度準確確定其載流量，對于提高電力電纜的輸送能力，加強電網的安全以及節約社會資源等方面都是十分必要的。目前，確定電力電纜載流量的方法有解析法、數值計算和試驗三種方法。解析法主要應用國際電工委員會提供的標準計算法，該方法計算速度快，但計算結果存在一定誤差，對于特殊敷設方式下電力電纜載流量的計算缺少依據；試驗方法是根據實際敷設情況，通過試驗確定電纜載流量，但試驗費用偏高，且不具有通用性。

發明內容

本發明的目的是提供一種科學合理，真實有效，實用價值高的基于二分法的電力電纜載流量計算方法。

實現本發明目的采用的技術方案是：一種基于二分法計算電力電纜載流量的方法，其特征是，它包括以下內容：

1)建立導體微分方程

根據傅里葉基本定律和能量守恒定律，電纜的導熱微分方程為：

式中：W為(x，y)處的溫度，qv表示熱源單位體積發熱率，

傳熱學中的邊界條件有3類：第1類為已知邊界溫度；第2類為已知邊界法向熱流密度；第3類為對流邊界條件，

對于電纜溝敷設方式下的電力電纜，其下邊界為土壤，溫度與深層土壤溫度一致，滿足第1類已知邊界溫度條件，對應邊界條件控制方程為：

W(x,y)|B＝g(x,y)|B (2)

式中：B為積分邊界，g(x，y)為邊界Γ上的溫度函數，

上邊界為地表，溫度與邊界處的空氣溫度一致，滿足第3類對流邊界條件，對應邊界條件控制方程為：

式中：k為介質導熱系數，n為邊界法向量，α為對流換熱系數，Wf為與邊界接觸的流體介質的溫度，

當電纜、外部熱源等熱源與左、右邊界的距離為D時，其對左、右邊界的影響可以忽略，則電纜水平方向溫度梯度為0，屬于第2類邊界條件，對應邊界條件控制方程為：