[發明專利]一種獲取直流電纜載流量臨界環境溫度的計算方法及系統

有效

• 申請號: 201811646301.6
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109858100B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 趙鵬;陳錚錚;趙健康;歐陽本紅;劉松華;胡凱;鄭新龍
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;中國電力科學研究院有限公司;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/10;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 胡秋立

本發明公開了一種獲取直流電纜載流量臨界環境溫度的計算方法及系統，屬于電力系統技術領域。獲取直流電纜絕緣材料參數，對直流電纜絕緣材料參數進行函數擬合，生成電導率數值模型；根據電導率數值模型獲取直流電纜絕緣材料等效電導率、直流電纜絕緣材料絕緣層中間點電場值、溫度值和直流電纜絕緣材料絕緣層的泄漏電流，確定直流電纜材料絕緣層電場分布；確定當絕緣材料絕緣層中電場最大時，獲取直流電纜絕緣材料外層溫度及最大溫度梯度；根據最大溫度梯度獲取環境溫度關系式，并結合載流量與線芯溫度之間的熱路模型計算直流電纜的臨界環境溫度。本發明在不同環境溫度下，通過線芯溫度控制電纜載流量的最大溫度梯度和環境溫度臨界值。

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，并且更具體地，涉及一種獲取直流電纜載流量臨界環境溫度的計算方法及系統。

背景技術

不同于交流電纜，擠出直流電纜絕緣材料的電導率受溫度影響，絕緣層中電場分布會發生反轉，因此不能在較大的溫度梯度下運行。目前，直流載流量計算主要采用有限元法計算，但是這種方法需要不斷重復整定初始載流量值，效率很低，而且未考慮絕緣層內最高電場的限制和環境溫度對溫度梯度的影響，未能提出在低溫狀態下電纜載流量控制的判別方法，不能為運行中的直流電纜載流量控制提供參考

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種獲取直流電纜載流量臨界環境溫度的計算方法，本發明方法包括：

獲取直流電纜絕緣材料參數，所述參數包括：電導率σ、溫度T和電場E對直流電纜絕緣材料參數進行函數擬合，生成電導率數值模型；

根據電導率數值模型獲取直流電纜絕緣材料等效電導率、直流電纜絕緣材料絕緣層中間點電場值、溫度值和直流電纜絕緣材料絕緣層的泄漏電流，確定直流電纜材料絕緣層電場分布；

確定當絕緣材料絕緣層中電場最大時，獲取直流電纜絕緣材料外層溫度及最大溫度梯度；

根據最大溫度梯度獲取環境溫度關系式，根據關系式獲取直流電纜的臨界環境溫度。

可選的，對直流電纜絕緣材料參數進行函數擬合包括：

根據溫度T和電導率σ根據擬合公式擬合電導率隨溫度變化的系數B，公式如下：

σ(T)＝A₁e^-B/T?(1)；

根據場強E和電導率σ根據擬合公式擬合電導率隨場強變化的系數C，公式如下

根據B、C系數帶入擬合公式獲取系數A，公式如下：

可選的，材料溫度系數B的獲取根據公式：

其中，為活化能、q為電子電荷量和k_b為波爾茲曼常數。

可選的，等效電導率σ_av的獲取根據如下公式：

其中：E_av為平均場強、σ_av為等效電導率；T_av為絕緣層中間點溫度。

獲取直流電纜絕緣層中間點處電場，根據平均場強公式，公式如下：

其中：U為電纜電壓、R為絕緣外半徑和rc為絕緣內半徑。

可選的，直流電纜絕緣層中間點處電場與電纜施加電壓和絕緣厚度有關，與平均場強相等。

可選的，確定直流電纜材料絕緣層電場分布包括：

獲取直流電纜絕緣層中間點處溫度值，根據公式如下：