[發明專利]一種多回同相多根并聯高壓單芯電力電纜敷設方法

在審

• 申請號: 202110791572.6
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113486527A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 張鵬寧;張浩玥
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02G1/06;G06F113/16
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 李艷芬

1.一種多回同相多根并聯高壓單芯電力電纜敷設方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、構建多回同相多根并聯電纜的等效計算模型；

S2、基于所述等效計算模型，建立多回同相多根并聯電纜壓降矩陣；

S3、分別將不同敷設方式下的多回同相多根并聯電纜的參數代入所述壓降矩陣中進行分析計算，輸出不同敷設方式下的多回同相多根并聯電纜的電流分布不均勻系數和芯線電流值；

S4、將所述S3得到的不同敷設方式下的多回同相多根電纜的電流分布不均勻系數和芯線電流值進行對比分析和優化改進，設計出對稱品字形敷設方式；

S5、將所述對稱品字形敷設方式下的多回同相多根并聯電纜參數代入所述壓降矩陣中進行分析計算，得到對稱品字形敷設方式下的多回同相多根并聯電纜的電流分布不均勻系數和芯線電流值；并將所述對稱品字形敷設方式和其他敷設方式計算的結果進行綜合評價。

2.根據權利要求1所述的多回同相多根并聯高壓單芯電力電纜敷設方法，其特征在于，所述等效計算模型包括：電流計算模型和護套環流計算模型。

3.根據權利要求2所述的多回同相多根并聯高壓單芯電力電纜敷設方法，其特征在于，構建所述電流計算模型的具體步驟為：

S101、構建多回同相多根并聯電纜的電流計算模型；

S102、根據所述S1.1和基爾霍夫電流定律，得到流經A、B、C相上的每根電纜的電流值；

S103、根據所述S1.1多根電纜并聯情況，得到流經A、B、C相上的每根電纜產生的壓降值；

S104、將所述S1.2～S1.3得到的流經A、B、C相上的每根電纜的電流值和壓降值通過歐姆定律進行計算，得到每根電纜在A、B、C三相上的阻抗值。

4.根據權利要求2所述的多回同相多根并聯高壓單芯電力電纜敷設方法，其特征在于，構建所述護套環流計算模型的具體步驟為：

S105、根據基爾霍夫電壓定律，構建多回同相多根電纜并聯時的護套環流計算模型；

S106、基于所述步驟1，計算多回同相多根電纜并聯時電纜芯線與金屬護套的自阻抗和互阻抗；

S107、基于金屬護套和電纜芯線的幾何參數，計算長度為L的電纜在長度為L的金屬護套上產生的感應電壓。

5.根據權利要求4所述的多回同相多根并聯高壓單芯電力電纜敷設方法，其特征在于，所述步驟2具體為：

計算同相并聯電纜每根芯線的自阻抗：

計算同相并聯電纜兩芯線之間的互阻抗：

計算金屬護套自阻抗：

計算金屬護套和電纜芯線同相時的互阻抗：

計算金屬護套和電纜芯線不同相時的互阻抗：

計算兩金屬護套之間的互阻抗：

其中，r_a為電纜芯線的單位長度工頻交流電阻；r_c＝π²f×10^-4＝0.0493,Ω/km；r_s為金屬護套的單位長度工頻交流電阻；D_e為以大地為等值回路的等效深度；其中ρ_e為土壤電阻率；D_e為電纜芯線的自幾何均距；D_S為金屬護套的幾何平均半徑；D為各電纜間距。

6.根據權利要求5所述的多回同相多根并聯高壓單芯電力電纜敷設方法，其特征在于，當線路長度≤50m時，所述金屬護套采用兩端接地方式進行線路保護；當線路長度＞50m時，所述金屬護套采用交叉互聯接地的方式進行線路保護。

7.根據權利要求5所述的多回同相多根并聯高壓單芯電力電纜敷設方法，其特征在于，所述步驟3具體為：

計算電纜芯線與金屬護套平行時的所述電纜芯線產生的感應磁通：

其中，d_p為金屬護套的幾何平均半徑；d為金屬護套與電纜芯線平行時二者之間的距離；I為電纜芯線中流過的電流；

根據式(12)，計算電纜芯線在金屬護套上產生的感應電勢：

其中，ω＝2πf，f為工頻交流電流頻率；

根據式(13)，計算各電纜芯線電流在金屬護套上產生的感應電勢和為：

其中，φ_pi為多回同相多根電纜并聯時每相上的第i根電纜芯線的感應磁通；d_i為每相上的第i根電纜芯線與金屬護套之間的距離；I_i為流過每相上的第i根電纜芯線的電流；

根據式(14)，計算長度為L的電纜在長度為L的金屬護套上產生的感應電壓為：