一種載流量計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電氣信息工程領(lǐng)域，具體涉及一種電纜載流量計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電纜的載流量是決定電纜傳輸能力的一個重要參數(shù)，它是指電纜線芯溫度達到 90°C時的穩(wěn)態(tài)工作電流。其重要性涉及到輸電線路的安全可靠、經(jīng)濟合理的運行以及電纜 壽命問題。電纜的載流量偏大，會造成纜芯工作溫度超過允許值，絕緣的壽命就會比預期值 縮短；載流量偏小，則電纜芯銅材或鋁材就不能得到充分的利用，導致不必要的浪費。載流 量的確定是一個困難和繁瑣的問題，特別是對于運行條件復雜的場合，如有大量的直埋敷 設(shè)及排管敷設(shè)的情況。隨著城市的發(fā)展，這些敷設(shè)方式的應用越來越廣泛，且電纜敷設(shè)的密 集程度也越來越高，運行的環(huán)境也變得更加復雜。傳統(tǒng)的計算載流量方法是基于IEC60287 的解析計算，它忽略了回路間的鄰近效應，把電纜導體假想成等溫面，忽略土地水分的影響 等，存在許多的不足。因此很多專家學者開始致力于基于數(shù)值計算的迭代法，迭代法雖然從 理論上可以得到載流量的精確值，但是實際計算過程中，每一次迭代都需要做一次有限元 仿真，如果迭代收斂較快可能只需要做幾次有限元仿真就可以得到理想的結(jié)果，反之需要 做數(shù)十次甚至數(shù)百次有限元仿真計算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種電纜載流 量計算方法，它能解決采用現(xiàn)有方法對電纜的載流量進行計算時，計算過程困難、繁瑣而且 得到的數(shù)據(jù)不精確的問題。
[0004] 發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0005] -種載流量計算方法，它包括以下步驟：
[0006] 一、定義計算模型單元類型；
[0007] 二、根據(jù)電纜材料及敷設(shè)環(huán)境定義材料屬性；
[0008] 三、建立電纜-土壤-空氣集合模型；
[0009] 四、布爾運算將模型進行疊分操作以及對模型賦予特性使模型的不同的Element 對應相應的材料屬性；
[0010] 五、有限兀網(wǎng)格劃分；
[0011] 六、施加載荷及約束；
[0012] 七、求解得到模型溫度分布云圖；
[0013] 八、施加多組電流得到對應的溫度分布云圖，即多組導體溫度值；
[0014] 九、根據(jù)以上多組電流值及多組導體溫度值可求得導體溫度與導體電流的對應函 數(shù)；
[0015] 十、根據(jù)以上函數(shù)求得導體溫度90°C對應的電流值即載流量。
[0016] 2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的載流量計算方法，其特征在于：所述載流量的數(shù)值計算 為曲線擬合計算。
[0017] 3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的載流量計算方法，其特征在于：所述材料屬性及敷設(shè)環(huán) 境具體包括導熱系數(shù)、密度、彈性模量，電纜敷設(shè)深度、空氣溫度、土壤溫度、電纜間距排列 方式。
[0018] 采用上述計算方法，得到以下有益效果：計算方法省略了繁瑣且難以精確計算的 熱阻參數(shù)，同時也不必計算導體的交流電阻值即可以獲得不同環(huán)境溫度下的載流量和溫度 參數(shù)，而且計算的載流量結(jié)果對比IEC標準更接近真實值，這樣使得輸電線路的安全和經(jīng) 濟以及其壽命問題有了較好的保障，保證安全的前提下最大限度提高輸電線路的輸送容 量，控制輸電線路加載電流長期在載流量允許的范圍內(nèi)運行有效的減少電纜老化事故，甚 至減少電纜引起的火災事故。
【具體實施方式】
[0019] -種載流量計算方法，它包括以下步驟：
[0020] 一、定義計算模型單元類型；
[0021] 二、根據(jù)電纜材料及敷設(shè)環(huán)境定義材料屬性；
[0022] 三、建立電纜-土壤-空氣集合模型；
[0023] 四、布爾運算將模型進行疊分操作以及對模型賦予特性使模型的不同的Element 對應相應的材料屬性；
[0024] 五、有限元網(wǎng)格劃分；
[0025] 六、施加載荷及約束；
[0026] 七、求解得到模型溫度分布云圖；
[0027] 八、施加多組電流得到對應的溫度分布云圖，即多組導體溫度值；
[0028] 九、根據(jù)以上多組電流值及多組導體溫度值可求得導體溫度與導體電流的對應函 數(shù)；
[0029] 十、根據(jù)以上函數(shù)求得導體溫度90°C對應的電流值即載流量。
[0030] 所述載流量的數(shù)值計算為曲線擬合計算。
[0031] 所述材料屬性及敷設(shè)環(huán)境具體包括導熱系數(shù)、密度、彈性模量，電纜敷設(shè)深度、空 氣溫度、土壤溫度、電纜間距排列方式。
[0032] 以YJLW02-64/110kv. 1X300mm2電纜計算為例：電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)如附表1，電纜敷設(shè) 條件如附表2,電纜材料參數(shù)如附表3。
[0033] 首先在Ansys軟件中定義其單元類型為平面6節(jié)點二階單元；根據(jù)表3材料參數(shù) 設(shè)置材料屬性；根據(jù)表2電纜鋪設(shè)條件和表1電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)然構(gòu)建二維模型；布爾運算進 行疊分操作以及對模型賦予特性使模型的不同材料層對應相應的材料屬性；對有限元模型 網(wǎng)格劃分；加載和施加約束條件；計算求解得到電纜溫度分布云圖。多次次加載電流得到 多組導體溫度值可擬合導體溫度與導體電流的對應函數(shù)曲線；根據(jù)函數(shù)曲線求得導體溫度 90 °C對應的電流值即載流量。
[0034] 表1電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)
[0035]
[0036] 表2電纜敷設(shè)條件
[0037]
[0038] 表3電纜材料屬性參數(shù)
[0039]
【主權(quán)項】
1. 一種載流量計算方法，其特征在于，它包括以下步驟： 一、 定義計算模型單元類型； 二、 根據(jù)電纜材料及敷設(shè)環(huán)境定義材料屬性； 三、 建立電纜-土壤-空氣集合模型； 四、 布爾運算將模型進行疊分操作以及對模型賦予特性使模型的不同的Element對應 相應的材料屬性； 五、 有限元網(wǎng)格劃分； 六、 施加載荷及約束； 七、 求解得到模型溫度分布云圖； 八、 施加多組電流得到對應的溫度分布云圖，即多組導體溫度值； 九、 根據(jù)以上多組電流值及多組導體溫度值可求得導體溫度與導體電流的對應函數(shù)； 十、根據(jù)以上函數(shù)求得導體溫度90°C對應的電流值即載流量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的載流量計算方法，其特征在于：所述載流量的數(shù)值計算為曲 線擬合計算。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的載流量計算方法，其特征在于：所述材料屬性及敷設(shè)環(huán)境具 體包括導熱系數(shù)、密度、彈性模量，電纜敷設(shè)深度、空氣溫度、土壤溫度、電纜間距排列方式。
【專利摘要】一種電纜載流量計算方法，它提供一種有以有限元軟件為工具的有限元算法，包括電纜群溫度場的仿真計算和以溫度場為條件的載流量的數(shù)值計算兩大步驟。本發(fā)明能解決采用現(xiàn)有方法對電纜的載流量進行計算時，計算過程困難、繁瑣而且得到的數(shù)據(jù)不精確的問題。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105205202
【申請?zhí)枴緾N201510413551
【發(fā)明人】朱攀勇, 熊曉晨, 文雅, 姜雨, 朱宇笛, 文舒, 賀于波
【申請人】三峽大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年7月14日