一种成束直流电力电缆防护设计和评估方法技术

本发明专利技术提供一种成束直流电力电缆防护设计和评估方法，包括以下步骤：确定成束电缆敷设的典型分布；成束电缆电动力的仿真计算；选取电缆束所受整体电动力最小时对应的电缆束排列方式；电缆紧固件强度的仿真计算；校核电缆紧固件强度；结合实际电缆敷设场合的特点、限制和要求，根据强度校核的结果，设计和选择合适的电缆紧固件，分不同敷设方式、不同部位进行成束电缆的防护设计。本发明专利技术实现了对成束电缆电动力和电缆紧固件强度的定量计算和仿真，为电缆防护设计提供了理论基础；在满足稳态紧固要求的基础上，通过对电缆紧固件的强度校核，实现了对电力电缆束在短路极限情况下的紧固有效性的准确预估。

【技术实现步骤摘要】
一种成束直流电力电缆防护设计和评估方法
本专利技术属于船舶电缆敷设和防护技术，具体涉及一种成束直流电力电缆防护设计和评估方法。
技术介绍
直流电力电缆是实现直流电力系统供配电的基础，电力电缆敷设的合理性和可靠性决定了能否持续有效供电。在实际使用中，特别是在空间较狭小的场合，多根相同路径的电力电缆往往采用了分束敷设的方式。一方面，随着直流电力系统规模的不断扩大，由于受到单根电缆载流能力的限制，同一极(正极或负极)的大电流可能需要多根电缆并联传输，并由于船舶空间限制，多根同极电缆存在成束敷设情况。当系统发生短路故障时，电力电缆内会通过巨大的短路电流，电缆束中各根电力电缆在电磁场作用下相互影响，使得电缆束整体产生较大电动力，特别是同极电缆之间的相互斥力，就会对该电缆束外围的电缆紧固件造成冲击，当电动力大于电缆紧固件的紧固力时，其结果可能是电力电缆脱离紧固件，甚至电力电缆自身受到损伤，会对电缆所属电力系统的正常运行造成不同程度的影响。因此，直流电力系统的电缆防护设计中，特别是对电力系统运行有较高要求的场合或电缆不易维护和更换的场合，除保证正常情况下的电缆敷设外，还应考虑短路极限情况下对直流电力电缆的紧固和保护。另一方面，传统的电缆敷设方法和工艺中，对电缆敷设后的防护性能仅进行了定性的设计，电缆的防护性能往往通过目测或简单的估算来评估。然而，对成束敷设的直流电力电缆，特别是成束电缆中包含连接不同设备、不同分系统的电力电缆时，多根电力电缆由于通入电流大小不同、方向不同、时间不同还存在相互影响的复杂关系，无法通过简单估算实现对电缆防护性能的合理性、有效性作出准确评估。由此可见，在电缆防护设计研究领域中，传统的、以稳定运行状态为依据的电缆防护设计方法已无法满足现代直流电力系统安全性要求越来越高、精细化程度越来越高的设计需求，需要一种新的设计方法作为直流电力电缆防护性能设计依据和考核基础，并对成束直流电力电缆的防护性能进行定量的设计、做出准确地评估。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种成束直流电力电缆防护设计和评估方法，能够实现对直流电力电缆束的防护性能进行定量的计算和设计及做出准确地评估。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种成束直流电力电缆防护设计和评估方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、确定成束电缆敷设的典型分布：根据成束电缆的实际敷设情况，按照电缆束连接设备、包含电缆数量和电缆束排列方式的不同，统计成束电缆的典型分布方式；S2、成束电缆电动力的仿真计算：根据成束电缆的典型分布方式建立电动力仿真模型，根据电缆所属电力系统的短路电流计算结果，确定可能产生最大电动力的短路工况，若电缆束包含了多个设备的输出电缆，则需针对每个设备输出电缆中通过短路电流最大的工况进行计算和比较，将该短路状态下电力电缆内通过的短路电流输入到电动力仿真模型进行计算，得出每一根电缆所受电动力，并予以汇总，计算出电缆束所受整体电动力，即成束电缆电动力；选取电缆束所受整体电动力最小时对应的电缆束排列方式；S3、电缆紧固件强度的仿真计算：对应于电缆束所受整体电动力最小时对应的电缆束排列方式的敷设情况，通过对电缆束的体积、重量的预估来选择电缆紧固件，统计所用的所有电缆紧固件并建立电缆紧固件仿真模型，输入S2计算的成束电缆电动力，计算电缆紧固件强度；S4、校核电缆紧固件强度：根据电缆束所受整体电动力和电缆紧固件强度，将两者进行比较，得到电缆紧固件的紧固性能校核结果，并对结果进行分析和评估，若电缆紧固件强度大于或等于电缆束所受整体电动力，则说明电缆紧固件选择合适；若电缆束所受整体电动力大于电缆紧固件的紧固强度，则重新选择电缆紧固件或对原电缆紧固件提出加强方案，重复S3计算后，再次进行S4的强度校核，直至电缆紧固件强度满足要求为止；S5、结合实际电缆敷设场合的特点、限制和要求，根据S4强度校核的结果，设计和选择合适的电缆紧固件，分不同敷设方式、不同部位进行成束电缆的防护设计。按上述方法，所述的S5按照电缆束的实际敷设情况，根据电缆紧固件强度校核结果，对不同部位处电缆束提出具体的防护方法；提出缓冲保护措施：在电缆束与尖锐结构靠近处，进行缓冲保护。本专利技术的有益效果为：实现了对成束电缆电动力和电缆紧固件强度的定量计算和仿真，为电缆防护设计提供了理论基础；在满足稳态紧固要求的基础上，通过对电缆紧固件的强度校核，实现了对电力电缆束在短路极限情况下的紧固有效性的准确预估。附图说明图1为本专利技术一实施例的流程图；图2、图3分别对应数量为6和12的典型电力电缆束排列方式示意图；图4为本专利技术采用电缆紧钩的电缆防护形式示意图；图5为典型电缆束坐标系示意图；图6为本实施例电缆束中单根电缆电动力的计算结果示意图(包含大小和方向)；图7为本实施例电缆紧固件所采用的电缆紧钩结构示意图；图8为本实施例中电缆紧钩所在坐标系示意图；图9为本实施例电缆紧固件所采用的电缆紧钩仿真模型。图中：1-耐压壳体，2-护罩，3-压紧条，4-第一橡皮，5-松木，6-电缆束，7-第二橡皮，8-导板，9-紧钩本体，10-螺栓。具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术作进一步详细的说明。一种成束直流电力电缆防护设计和评估方法，如图1所示，包括以下步骤：S1、确定成束电缆敷设的典型分布：根据成束电缆的实际敷设情况，按照电缆束连接设备、包含电缆数量和电缆束排列方式的不同，统计成束电缆的典型分布方式；S2、成束电缆电动力的仿真计算：根据成束电缆的典型分布方式建立电动力仿真模型，根据电缆所属电力系统的短路电流计算结果，确定可能产生最大电动力的短路工况，若电缆束包含了多个设备的输出电缆，则需针对每个设备输出电缆中通过短路电流最大的工况进行计算和比较，将该短路状态下电力电缆内通过的短路电流输入到电动力仿真模型进行计算，得出每一根电缆所受电动力，并予以汇总，计算出电缆束所受整体电动力，即成束电缆电动力；选取电缆束所受整体电动力最小时对应的电缆束排列方式；S3、电缆紧固件强度的仿真计算：对应于电缆束所受整体电动力最小时对应的电缆束排列方式的敷设情况，通过对电缆束的体积、重量的预估来选择电缆紧固件，统计所用的所有电缆紧固件并建立电缆紧固件仿真模型，输入S2计算的成束电缆电动力，计算电缆紧固件强度；S4、校核电缆紧固件强度：根据电缆束所受整体电动力和电缆紧固件强度，将两者进行比较，得到电缆紧固件的紧固性能校核结果，并对结果进行分析和评估，若电缆紧固件强度大于或等于电缆束所受整体电动力，则说明电缆紧固件选择合适；若电缆束所受整体电动力大于电缆紧固件的紧固强度，则重新选择电缆紧固件或对原电缆紧固件提出加强方案，重复S3计算后，再次进行S4的强度校核，直至电缆紧固件强度满足要求为止；S5、结合实际电缆敷设场合的特点、限制和要求，根据S4强度校核的结果，设计和选择合适的电缆紧固件，分不同敷设方式、不同部位进行成束电缆的防护设计。按照电缆束的实际敷设情况，根据电缆紧固件强度校核结果，对不同部位处电缆束提出具体的防护方法；提出缓冲保护措施：在电缆束与尖锐结构靠近处，进行缓冲保护。以某船用低烟电力电缆(型号为JYJPJR/SC-1)为例，结合实际敷设情况进行说明。第一步，确定成束电缆敷设的典型分布。如图2、图3所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成束直流电力电缆防护设计和评估方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、确定成束电缆敷设的典型分布：根据成束电缆的实际敷设情况，按照电缆束连接设备、包含电缆数量和电缆束排列方式的不同，统计成束电缆的典型分布方式；S2、成束电缆电动力的仿真计算：根据成束电缆的典型分布方式建立电动力仿真模型，根据电缆所属电力系统的短路电流计算结果，确定可能产生最大电动力的短路工况，若电缆束包含了多个设备的输出电缆，则需针对每个设备输出电缆中通过短路电流最大的工况进行计算和比较，将该短路状态下电力电缆内通过的短路电流输入到电动力仿真模型进行计算，得出每一根电缆所受电动力，并予以汇总，计算出电缆束所受整体电动力，即成束电缆电动力；选取电缆束所受整体电动力最小时对应的电缆束排列方式；S3、电缆紧固件强度的仿真计算：对应于电缆束所受整体电动力最小时对应的电缆束排列方式的敷设情况，通过对电缆束的体积、重量的预估来选择电缆紧固件，统计所用的所有电缆紧固件并建立电缆紧固件仿真模型，输入S2计算的成束电缆电动力，计算电缆紧固件强度；S4、校核电缆紧固件强度：根据电缆束所受整体电动力和电缆紧固件强度，将两者进行比较，得到电缆紧固件的紧固性能校核结果，并对结果进行分析和评估，若电缆紧固件强度大于或等于电缆束所受整体电动力，则说明电缆紧固件选择合适；若电缆束所受整体电动力大于电缆紧固件的紧固强度，则重新选择电缆紧固件或对原电缆紧固件提出加强方案，重复S3计算后，再次进行S4的强度校核，直至电缆紧固件强度满足要求为止；S5、结合实际电缆敷设场合的特点、限制和要求，根据S4强度校核的结果，设计和选择合适的电缆紧固件，分不同敷设方式、不同部位进行成束电缆的防护设计。...

【技术特征摘要】
1.一种成束直流电力电缆防护设计和评估方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、确定成束电缆敷设的典型分布：根据成束电缆的实际敷设情况，按照电缆束连接设备、包含电缆数量和电缆束排列方式的不同，统计成束电缆的典型分布方式；S2、成束电缆电动力的仿真计算：根据成束电缆的典型分布方式建立电动力仿真模型，根据电缆所属电力系统的短路电流计算结果，确定可能产生最大电动力的短路工况，若电缆束包含了多个设备的输出电缆，则需针对每个设备输出电缆中通过短路电流最大的工况进行计算和比较，将该短路状态下电缆内通过的短路电流输入到电动力仿真模型进行计算，得出每一根电缆所受电动力，并予以汇总，计算出电缆束所受整体电动力，即成束电缆电动力；选取电缆束所受整体电动力最小时对应的电缆束排列方式；S3、电缆紧固件强度的仿真计算：对应于电缆束所受整体电动力最小时对应的电缆束排列方式的敷设情况，通过对电缆束的体积、重量的预估来选择电缆紧固件，统计所用的所有电缆紧固件并建立电缆紧固件...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘钧，王云鹤，胡国威，范则阳，赵淑琴，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：湖北;42