【技术实现步骤摘要】
一种考虑土壤热湿耦合的直埋电缆载流量有限元计算方法
本专利技术涉及电力电缆的载流量计算
，具体涉及一种考虑土壤热湿耦合的直埋电缆载流量有限元计算方法。本研究得到国网浙江省电力有限公司科技项目(5211DS17002N)资助。
技术介绍
载流量是直埋电缆在热稳定性条件下，在导体达到长期允许工作温度下的输送电流大小。目前，直埋电缆载流量的计算一般是根据IEC60287标准进行计算，但IEC标准仅能满足单一土壤热阻下的载流量计算，所得结果有失偏颇。现有的数值计算方法仅考虑到温度场和电磁场，而土壤作为一种典型的多孔介质，其内部的湿分运移对温度场和电磁场及载流量的的影响没有仔细地进行评估。通过将温度场、湿分运移场和电磁场三个物理场耦合计算，能够精确模拟实际的物理条件，适用较为广泛的直埋电缆敷设系统的载流量计算。加入湿分场后能够观察到土壤含水率的变化分布情况，形象直观地显示出直埋电缆周围的“干区”大小，为相关的设计研究提供基础。目前，动态热定值等技术要求实时检测电缆载流量，精确的载流量值对于...
【技术保护点】
1.一种考虑土壤热湿耦合的直埋电缆载流量有限元计算方法，其特征在于，它包含以下步骤：/n一、定义所敷设土壤深度和半宽；/n二、选择电缆类型及电缆埋设的各部分几何参数；/n三、设定电缆敷设回路数、排列方式、是否接触排列；/n四、设定电缆各部分和保护板对应的材料参数；/n五、设定电缆埋设深度和环境参数；/n六、设定电缆敷设的土壤类型，给出土壤的材料参数；/n七、设定土壤初始含水率大小，给出土壤的边界条件；/n八、设定电缆初始迭代的电流大小、迭代精度和收敛因子初始值；/n九、将上述所有参数代入由MAXWELL方程组得到的热源项以及土壤热湿耦合模型中，得到载流量计算模型；/n十、设...
【技术特征摘要】
1.一种考虑土壤热湿耦合的直埋电缆载流量有限元计算方法，其特征在于，它包含以下步骤：
一、定义所敷设土壤深度和半宽；
二、选择电缆类型及电缆埋设的各部分几何参数；
三、设定电缆敷设回路数、排列方式、是否接触排列；
四、设定电缆各部分和保护板对应的材料参数；
五、设定电缆埋设深度和环境参数；
六、设定电缆敷设的土壤类型，给出土壤的材料参数；
七、设定土壤初始含水率大小，给出土壤的边界条件；
八、设定电缆初始迭代的电流大小、迭代精度和收敛因子初始值；
九、将上述所有参数代入由MAXWELL方程组得到的热源项以及土壤热湿耦合模型中，得到载流量计算模型；
十、设定网格大小，进行网格划分，并配置COMSOLMultiphysics软件的求解器；十一、按照设定的电流大小进行有限元计算，判断计算得到缆芯的最高温度与持续工作时最高允许温度的绝对差值是否小于所设定的迭代精度，若为是，则结束计算；若为否，则进行电流大小的迭代更新，按照下式得到新的电流大小：
I0'＝I0-α(Tmax-363.15)
式中：I0’——新电流大小，A；
I0——原电流大小，A；
α——收敛因子；
Tmax——缆芯最高温度，K。
2.如权利要求书1所述的考虑土壤热湿耦合的直埋电缆载流量计算方法，其特征在于，所述的步骤一中的土壤深度指用于有限元计算的区域高度，半宽指用于有限元计算的区域宽度的一半。
3.如权利要求书1所述的考虑土壤热湿耦合的直埋电缆载流量计算方法，其特征在于，所述的步骤二中的几何参数包含电缆缆芯直径、绝缘层直径、护套直径、铠装直径，以及电缆上部保护板的长度、宽度和敷设深度。
4.如权利要求书1所述的土壤热湿耦合的直埋电缆载流量计算方法，其特征在于，所述的步骤三中的排列方式包含平面排列、三角形排列、自定义排列，当采用平面排列方式，则需要给出排列各相之间的间距，当采用自定义排列方式，则需要给出各相的坐标值。
5.如权利要求书1所述的土壤热湿耦合的直埋电缆载流量计算方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯彦皓，吕洪坤，吴宇豪，汪明军，应明良，俞自涛，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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