[發明專利]一種海底電纜快速放電混聯電阻優化設計方法

在審

• 申請號: 202110774307.7
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113659554A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 陳杰;曹京滎;何康;楊景剛;陶風波;張量;何嘉弘;劉建軍;譚笑;李陳瑩;胡麗斌;張偉;董博文
• 申請（專利權）人: 江蘇省電力試驗研究院有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;國網江蘇省電力有限公司;東南大學
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 顏盈靜

1.一種海底電纜快速放電混聯電阻優化設計方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：根據電阻體積、串聯節數和各節電阻的阻值，得到多個電阻混聯設計方案；

步驟2：按照各混聯設計方案，對海底電纜進行放電；且在放電過程中，計算各混聯設計方案下各節電阻溫度、空間內電勢與場強分布以及各混聯設計方案下放電過程所需要的時間；

步驟3：基于步驟2的計算結果，選取符合散熱要求、均壓要求、耐壓要求以及周圍靜電場感應要求的混聯設計方案；

步驟4：從步驟3篩選出來的方案中，選擇放電過程所需要的時間最短的方案作為最優的電阻混聯設計方案。

2.根據權利要求1所述的一種海底電纜快速放電混聯電阻優化設計方法，其特征在于：步驟2中，所述的按照各混聯設計方案，對海底電纜進行放電，具體包括：

在每個時刻將接入放電回路的電阻由m節變為(m-1)節，計算此時流經各節電阻的電流和每節電阻的發熱功率；判斷此時是否流經各節電阻的電流均未超過電阻最大允許電流I_max且每節電阻的發熱功率均未超過最大允許總功率P_i.max，若是，則將該時刻作為短接一節電阻的時刻，m＝m-1，否則該時刻接入放電回路的電阻節數維持m節不變；以此進行迭代，直到接入放電回路的電阻節數只剩一節為止。

3.根據權利要求1所述的一種海底電纜快速放電混聯電阻優化設計方法，其特征在于：步驟2中，所述的計算各混聯設計方案下在放電過程中各節電阻溫度，具體包括：

對場地使用正交網格剖分，得一系列離散點，對于第(i，j，k)個離散點，建立如下所示的放電電阻溫度變化有限差分法模型：

其中，Δh、Δt分別表示空間和時間剖分步長，T是溫度，ρ、c、λ表示電阻材料的密度、比熱容和導熱系數，Φ是電阻單位體積的發熱功率，n和n+1分別是當前時刻和下一時刻，兩者相差一個時間步長；

借助邊界條件，計算得到放電過程中各節電阻溫度；所述邊界條件為整個計算區域的邊界溫度與初始溫度均為室溫。

4.根據權利要求1所述的一種海底電纜快速放電混聯電阻優化設計方法，其特征在于：步驟2中，所述的計算各混聯設計方案下在放電過程中空間內電勢與場強分布，具體包括：

對場地使用正交網格剖分，得一系列離散點，對于離散點c的電勢值由下式計算得到：

其中，表示位于電阻材料內部的離散點的電勢值，分別表示電阻材料與空氣交界面處的四個方位離散點的電勢值；

離散點c周圍空間的電場分布由空間內電勢求梯度得到：

5.根據權利要求1所述的一種海底電纜快速放電混聯電阻優化設計方法，其特征在于：步驟3中，所述散熱要求為：在放電過程中放電電阻的溫度不允許超過最大允許溫度T_max；所述均壓要求為：各節電阻中承壓最大的電阻所承受電壓U_R.max和承壓最小的電阻所承受電壓U_R.min中，兩者的比值k＝U_R.max/U_R.min不得超過允許值k_max；所述耐壓要求為各節電阻所承受的電壓不允許超過最大耐壓值U_max；所述周圍靜電場感應要求為電阻周圍靜電場感應不允許超過空氣的擊穿場強E_c。