一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法技术

一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法，包括以下步骤：采集海底电缆最高工作温度θ

【技术实现步骤摘要】
一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法


[0001]本专利技术属于海底电缆载流量计算
,特别涉及一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法。

技术介绍

[0002]为进一步提高35～110kV海缆线路工程建设能力，提高电网整体效能，遵循“先进性、安全性、专业化、标准化、系列化”的要求，深入推广标准化设计的建设模式，推进海缆线路建设方式优化，加强海缆线路设计、设施的整体标准化水平和技术原则的统一。因此，需要采取相应的检测措施对海底电缆的工作状态进行有效的检测。载流量是海缆在给定的敷设方式和给定的环境条件下，能保证海缆在其所能承受的最高允许工作温度下稳态运行的载流能力。如果线芯导体流过的电流大于载流量，就会过载，使电力电缆温度大于最高允许温度，损伤电缆，长期会导致电缆寿命缩短。对海底电缆载流量进行计算，能够更好的选择合适的工作电流,保证海底电缆安全可靠的工作，进而提高输送系统的稳定性。因此，准确的计算海底电缆的载流量，就能最大限度的合理利用电缆的自身价值，节约工程投资。
[0003]现有技术中的35kV三芯海底电缆载流量计算采用热网络分析法，将电缆视为以其几何中心为圆心的分层结构，用集中参数代替分布参数，把电流作用于电缆的热平衡视为一维形式的热流场，借助与欧姆定律、基尔霍夫定律相似的热欧姆等法则，进行简明的解析求解。对于实际工程中存在的各种电缆敷设情况，不能根据其现实中的敷设条件进行较为精确的计算，在复杂环境下适应电缆多样化使用尚有不足之处。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法，根据海底电缆的参数和工作信息计算出海底电缆载流量，从而可以提高海底电缆工作的可靠性和安全性。
[0005]本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：通过温度传感器采集海底电缆最高工作温度、海底电缆环境温度，通过电压传感器采集海底电缆工作电压；
[0008]步骤2：根据海底电缆线芯温度信号，计算海底电缆直流电阻；
[0009]步骤3：根据海底电缆直流电阻，计算海底电缆交流电阻R；
[0010]步骤4：计算海底电缆绝缘单位长度的介质损耗W
d
；
[0011]步骤5：计算海底电缆金属护套损耗因数λ1，λ2；
[0012]步骤6：根据海底电缆的相关参数，计算海底电缆与金属护套之间的单位长度热阻T1；
[0013]步骤7：根据海底电缆的相关参数，计算海底电缆金属护套和铠装之间垫层的单位长度热阻T2；
[0014]步骤8：根据海底电缆的相关参数，计算海底电缆外护层的单位长度热阻T3；
[0015]步骤9：根据土壤热阻系数、海底电缆轴线到地表的距离、以及海底电缆外径，计算海底电缆表面和周围介质之间的单位长度热阻T4；
[0016]步骤10：计算海底电缆载流量：
[0017][0018]所述步骤3中，海底电缆交流电阻R＝R
′
·
(1+Y
s
+Y
p
)；R
′
为直流电阻，R
′
＝R0·
[1+α
·
(θ
c
‑
20)]，R0为90℃时海底电缆单位长度的直流电阻，α为20℃时温度系数，铜导体为0.00393(1/℃)；
[0019]为集肤效应因数；
[0020]其中：K
s
＝1；
[0021]为邻近效应因数；
[0022]其中：K
p
＝1。
[0023]d
C
为海底电缆线芯直径,s1为海底电缆线芯轴心的距离。
[0024]所述步骤4中，海底电缆绝缘单位长度的介质损耗W
d
＝ω
·
c
·
(U0)2·
tanσ；其中：U0为对地电压，其值为26kV；c为点位长度海缆电容；tanσ为在电源系统和工作温度下绝缘损耗因数；ω＝2πf＝100π。
[0025]所述步骤5中，海底电缆金属护套损耗因数λ1，λ2：
[0026][0027][0028][0029]其中：R
s_1
为工作温度下铅护套的电阻；R
s_2
为工作温度下钢丝铠装的电阻；D
r
为PE护套外径；D
t_2
为铅套外径；t
c
为铅套厚度；D
l
为成缆外径。
[0030]所述步骤6中，海底电缆与金属护套之间的单位长度热阻：
[0031][0032]其中：ρ
1T
为绝缘材料热阻系数；t1为导体和金属护套之间的绝缘厚度；d
c
为导体直径。
[0033]所述步骤7中，所述海底电缆金属护套和铠装之间垫层的单位长度热阻T2：
[0034][0035][0036]其中：X为护套与铠装之间材料厚度与护套外径之比，ρ
2T
为内护层热阻系数。
[0037]所述步骤8中，海底电缆外护层的的单位长度热阻T3：
[0038][0039]其中：ρ
3T
为外被层热阻系数，t
e
为外被层厚度，D
a
为铠装钢丝外径。
[0040]所述步骤9中，海底电缆表面和周围介质之间的单位长度热阻T4：
[0041][0042]其中：ρ
e1
为海床中土壤热阻系数，D
e
为电缆外径，l为海底电缆轴线到水面的距离。
[0043]本专利技术一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法，技术效果如下：
[0044]1)本专利技术在单回路电缆敷设情况下的邻近效应计算时，考虑了当多个回路以集群方式敷设时，回路间电磁感应对线芯导体邻近效应、金属套涡流损耗与环流损耗产生的影响；使得计算结果更为精确且贴近实际敷设条件。
[0045]2)本专利技术在计算各损耗时是基于线芯导体和金属套的温度给定其电阻率，考虑了不同位置、不同温度下两者电阻率是不同的，不是一个定值的因素，更为符合海底实际敷设环境。
[0046]3)本专利技术根据现实敷设情况，假定地表和电缆表面不是等温面，即整个计算环境不是均匀理想状态，更为符合海底实际敷设环境。
附图说明
[0047]图1为本专利技术35kV三芯海底电缆载流量计算方法的流程图。
具体实施方式
[0048]下面结合附图对本专利技术一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法的具体实施方式做详细阐述。
[0049]如图1所示，一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法，包括如下步骤：
[0050]步骤1：通过温度传感器采集海底电缆最高工作温度θ
c
、海底电缆环境温度是θ
o
，通过电压传感器采集海底电缆工作电压；
[0051本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：通过温度传感器采集海底电缆最高工作温度θ
c
、海底电缆环境温度θ
o
，通过电压传感器采集海底电缆工作电压；步骤2：根据海底电缆线芯温度信号，计算海底电缆直流电阻R
′
；步骤3：根据海底电缆直流电阻R
′
，计算海底电缆交流电阻R；步骤4：计算海底电缆绝缘单位长度的介质损耗W
d
；步骤5：计算海底电缆金属护套损耗因数λ1，λ2；步骤6：根据海底电缆的相关参数，计算海底电缆与金属护套之间的单位长度热阻T1；步骤7：根据海底电缆的相关参数，计算海底电缆金属护套和铠装之间垫层的单位长度热阻T2；步骤8：根据海底电缆的相关参数，计算海底电缆外护层的单位长度热阻T3；步骤9：根据土壤热阻系数、海底电缆轴线到地表的距离、以及海底电缆外径，计算海底电缆表面和周围介质之间的单位长度热阻T4；步骤10：计算海底电缆载流量：2.根据权利要求1所述一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法，其特征在于：所述步骤3中，海底电缆交流电阻R＝R
′
·
(1+Y
s
+Y
p
)；R
′
为直流电阻，R
′
＝R0·
[1α
·
(θ
c
‑
20)]，R0为90℃时海底电缆单位长度的直流电阻，α为20℃时温度系数；为集肤效应因数；其中：其中：为邻近效应因数；其中：d
C
为海底电缆线芯直径,s1为海底电缆线芯轴心的距离。3.根据权利要求1所述一种35kV三芯海底电缆载流量计算方法，其特征在于：所述步骤4中，海底电缆绝缘单位长度的介质损耗W
d
＝ω
·
c<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，吴倩，江世杰，时光蕤，周浩瀚，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：