一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型制造技术

本发明专利技术公开了一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型，属于电力电缆技术领域，包括设置计算初始值；根据初始值计算导体温度和金属屏蔽层温度；根据金属屏蔽层温度计算新的导体温度；计算新的导体温度与原导体温度的差值，与温度计算精度比较；若差值不满足预设精度要求，则将新的导体温度重新带入进行迭代计算；若差值满足预设精度要求，则输出电力电缆金属屏蔽层的最终温度。本发明专利技术一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型，可实现不同规格型号、任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度的计算，具有很高的适用性和便利性。具有很高的适用性和便利性。具有很高的适用性和便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型


[0001]本专利技术涉及电力电缆
，且特别是有关于一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型。

技术介绍

[0002]电力电缆的金属屏蔽层具有非常重要的作用，当电缆线路发生短路故障时，金属屏蔽层可以有效传输短路电流，将其传输至大地，保护线路的安全。目前，随着城市用电量越来越大，对电力电缆的容量和有效传输短路电流的可靠性要求也越来越高。在计算电力电缆金属屏蔽层传输短路电流的能力及可靠性时，传统的计算方法是采用20℃以下的金属屏蔽层电阻代入计算，然而，金属屏蔽层电阻会随运行温度升高而升高，当电缆的运行温度升高时，金属屏蔽层传输短路电流能力会变弱，导致计算结果产生较大误差，增加电缆运行的风险。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型，实现对任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度的精确计算，从而准确评估电力电缆金属屏蔽层的短路电流传输性能。
[0004]为达到上述目的，本专利技术技术方案是：
[0005]一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型，包括，
[0006]步骤S1，设置计算初始值；
[0007]步骤S2，根据初始值计算导体温度θ1；
[0008]步骤S3，根据所述导体温度θ1确定该温度下的导体单位长度交流电阻R；
[0009]步骤S4，根据所述导体温度θ1和所述导体单位长度交流电阻R，确定金属屏蔽层温度θ2；
[0010]步骤S5，根据所述金属屏蔽层温度θ2，确定金属屏蔽层交流电阻R
s
；
[0011]步骤S6，根据所述金属屏蔽层交流电阻R
s
，确定金属屏蔽层损耗因数λ1；
[0012]步骤S7，根据所述导体单位长度交流电阻R和所述金属屏蔽层损耗因数λ1，计算新的导体温度θ
1(2)
；
[0013]步骤S8，计算新的导体温度θ
1(2)
与原导体温度θ1的差值，与温度计算精度q比较；
[0014]步骤S9，若差值不满足预设精度要求，则将新的导体温度θ
1(2)
重新输入步骤S3，重复步骤S3至步骤S8进行迭代计算；
[0015]步骤S10，若差值满足预设精度要求，则输出电力电缆金属屏蔽层的最终温度。
[0016]上述导体温度θ1的计算公式如下：
[0017]θ1＝θ0+(I2R+0.5W
d
)
·
T1+[I2R(1+λ1)+W
d
]·
nT2+[I2R(1+λ1+λ2)+W
d
]·
n(T3+T4)其中，θ0为环境温度；I为负载电流；R为导体单位长度交流电阻；W
d
为导体绝缘单位长度的介质损耗；T1为单根导体和金属屏蔽层之间单位长度热阻；T2为金属屏蔽层和铠装之间单位长度
热阻；T3为电缆外护套单位长度热阻；T4为电缆表面和周围介质之间单位长度热阻；n为电缆(等截面并载有相同负荷的导体)中载有负荷的导体数；λ1为金属屏蔽层损耗因数；λ2为铠装层损耗因数。
[0018]上述导体绝缘单位长度的介质损耗W
d
的计算公式为：
[0019][0020][0021]其中，ω为角频率；c为单位长度电缆电容；U0为对地电压(相电压)；tanδ为在电源系统和工作温度下绝缘损耗角正切；d
i
为绝缘层直径(屏蔽层除外)；d
c
为导体直径(如果有屏蔽层则包括屏蔽层)；ε为绝缘介电常数。
[0022]上述单根导体和金属屏蔽层间单位长度热阻T1的计算公式为：
[0023][0024]其中，ρ
T
为绝缘材料热阻系数；t
i
为绝缘层厚度；d
c
为导体直径。
[0025]上述金属屏蔽层损耗因数λ1的计算公式为：
[0026]λ1＝λ'1+λ
1”，
[0027][0028][0029]ω＝2πf，
[0030]其中，R
s
为金属屏蔽层交流电阻；f为频率；s为所考虑的带电段内各导体轴线之间的距离；d为金属套平均直径；λ
1”为涡流损耗因数。
[0031]上述金属屏蔽层交流电阻R
s
的计算公式为：
[0032][0033]其中，ρ
s
为金属套所用材质的电阻率；A
s
为金属套的截面积；α
s
为电阻温度系数。
[0034]上述金属屏蔽层和铠装之间单位长度热阻T2、上述电缆外护套单位长度热阻T3、上述电缆表面和周围介质之间单位长度热阻T4的计算公式如下：
[0035][0036][0037][0038][0039]其中，为标准中可查阅的参数；ρ
T
为土壤热阻系数；ρ为热阻系数；D为外径；d为内径；L为电缆轴线至地表面的距离；D
e
为电缆外径。
[0040]上述铠装层损耗因数λ2的计算方法如下：
[0041]λ2＝λ'2+λ”2
[0042][0043][0044][0045]其中，S为各导体轴心之间距离；δ为铠装等效厚度；d
A
为铠装平均直径；K为计算系数；μ为金属材料相对磁导率。
[0046]上述导体单位长度交流电阻R的计算公式如下：
[0047]R＝R'(1+Y
S
+Y
P
)
[0048]R'＝R0×
[1+α
20
(θ1‑
20)][0049][0050][0051][0052][0053]其中，R
′
为最高工作温度下导体的直流电阻；Y
s
为集肤效应因数；Y
p
为邻近效应因数；R0为20℃时导体的交流电阻；α
20
为每一绝对温度下20℃时材料温度系数；d
c
为导体直径；s为各导体轴心之间距离；k
s
为常数；k
p
为常数。
[0054]上述金属屏蔽层温度θ2的计算公式为
[0055]θ2＝θ1‑
(I2R+0.5W
d
)
·
T1，
[0056]其中，θ2为金属屏蔽层温度；θ1为导体温度；I为流过导体的电流；R为导体单位长度交流电阻；W
d
为导体绝缘单位长度的介质损耗；T1为单根导体和金属屏蔽层之间单位长度热阻。
[0057]有益效果，本专利技术一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型，可针对不
同规格型号的电力电缆进行灵活、准确的金属屏蔽层温度计算；可实现任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度的计算，具有很高的适用性和便利性。
[0058]为让专利技术的上述特征和优点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型，其特征在于，包括，步骤S1，设置计算初始值；步骤S2，根据初始值计算导体温度θ1；步骤S3，根据所述导体温度θ1确定该温度下的导体单位长度交流电阻R；步骤S4，根据所述导体温度θ1和所述导体单位长度交流电阻R，确定金属屏蔽层温度θ2；步骤S5，根据所述金属屏蔽层温度θ2，确定金属屏蔽层交流电阻R
s
；步骤S6，根据所述金属屏蔽层交流电阻R
s
，确定金属屏蔽层损耗因数λ1；步骤S7，根据所述导体单位长度交流电阻R和所述金属屏蔽层损耗因数λ1，计算新的导体温度θ
1(2)
；步骤S8，计算新的导体温度θ
1(2)
与原导体温度θ1的差值，与温度计算精度q比较；步骤S9，若差值不满足预设精度要求，则将新的导体温度θ
1(2)
重新输入步骤S3，重复步骤S3至步骤S8进行迭代计算；步骤S10，若差值满足预设精度要求，则输出电力电缆金属屏蔽层的最终温度。2.如权利要求1所述一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型，其特征在于，所述导体温度θ1的计算公式如下：θ1＝θ0+(I2R+0.5W
d
)
·
T1+[I2R(1+λ1)+W
d
]
·
nT2+[I2R(1+λ1+λ2)+W
d
]
·
n(T3+T4)其中，θ0为环境温度；I为负载电流；R为导体单位长度交流电阻；W
d
为导体绝缘单位长度的介质损耗；T1为单根导体和金属屏蔽层之间单位长度热阻；T2为金属屏蔽层和铠装之间单位长度热阻；T3为电缆外护套单位长度热阻；T4为电缆表面和周围介质之间单位长度热阻；n为电缆(等截面并载有相同负荷的导体)中载有负荷的导体数；λ1为金属屏蔽层损耗因数；λ2为铠装层损耗因数。3.如权利要求2所述一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型，其特征在于，所述导体绝缘单位长度的介质损耗W
d
的计算公式为：的计算公式为：其中，ω为角频率；c为单位长度电缆电容；U0为对地电压(相电压)；tanδ为在电源系统和工作温度下绝缘损耗角正切；d
i
为绝缘层直径(屏蔽层除外)；d
c
为导体直径(如果有屏蔽层则包括屏蔽层)；ε为绝缘介电常数。4.如权利要求3所述一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型，其特征在于，所述单根导体和金属屏蔽层间单位长度热阻T1的计算公式为：其中，ρ
T
为绝缘材料热阻系数；t
i
为绝缘层厚度；d
c
为导体直径。5.如权利要求4所述一种任意负载下电力电缆金属屏蔽层温度计算模型，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩啸，刘雄军，狄洪杰，陈旭浩，时佰万，胡旭明，董琦，李廷亮，
申请(专利权)人：江苏上上电缆集团新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：