【技术实现步骤摘要】
高压大截面品型垂直蛇形敷设电缆短路电动力与金具机械应力有限元分析与计算方法
[0001]本专利技术属于电缆电气故障仿真分析领域，特别涉及一种高压大戒面品型垂直蛇形敷设电缆短路电动力与金具机械应力有限元分析与计算方法。
技术介绍
[0002]随着有限元分析技术的发展，依靠不同的软件模块之间的耦合，可以将数据进行快速的顺序传递。高压电缆在三相短路电流下的电磁特性和金具在结构场中的力学特性涉及到多物理场的耦合计算，电磁场和结构场的电缆有限元模型尺寸保持一致，电动力是结构场计算的激励，在磁场分析软件中建立三相品型垂直蛇形敷设电缆的有限元模型，计算出电缆的电动力体密度，然后在结构场中利用计算出的电动力体密度作为载荷，通过顺序耦合的方法传递到稳态结构模块进行计算，可快速准确得到机械应力。
[0003]随着电力线缆的输送电压等级越来越高，输电容量也越来越大，大截面电缆的应用变得越来越广泛。电力系统的重大事故很多都由短路引起，三相短路电流比其他短路故障的电流大，因此在大多数情况下三相短路故障的破坏最大。当高压电缆发生三相短路时，短路...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.高压大截面品型垂直蛇形敷设电缆短路电动力与金具机械应力有限元分析与计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立高压大截面品型垂直蛇形敷设电缆缆体和周围磁场分布区域的有限元模型，设置电缆各层材料参数、添加三相短路电流激励、进行网格的划分以及载荷的施加，利用该模型计算出三相短路电流下缆体和周围区域的磁场分布以及短路电动力，具体方法如下：(1)确定电缆敷设类型、排列方式以及缆体结构，选定合适的电磁仿真软件，如Ansys Maxwell/Comsol等同类计算机辅助设计软件，创建三维几何工程项目、选择瞬态分析类型，建立电缆的蛇形曲线函数，使用沿曲线扫描和布尔操作两种方法，建立蛇形敷设电缆的五层结构，通过模型的移动、旋转以及阵列，建立三相品型电缆；(2)通过材料手册的查询，确定电缆的电导率、电磁率材料参数，选定合适的铜材料和铝材料作为电缆的铜导体和铝护套材料，定义电缆的绝缘层、缓冲层以及外护套的材料；(3)根据电缆三相短路的特点，由三相短路电流公式结合高压电缆的电压等级和短路电流峰值，确定三相短路电流的周期分量最大值、角频率、初相角、衰减时间常数；在铜导体上施加三相短路电流激励，并定义电流的初始方向；(4)电缆具有多层结构，铜导体是磁场产生和受力的关键部分，应对铜导体进行网格加密处理；计算域的体积越大，电缆导体周围的磁场分布越多，电动力计算越精确，应对计算域采用合适的网格保证计算速度和精度；(5)对品型排列的电缆的三个导体添加“力”参数用于计算电动力；设置瞬态分析的计算时长，每一步的计算时间；对计算的结果进行后处理，获得铜导体周围的磁场分布情况，短路电动力数值；选定计算域，绘制导体周围的磁场分布矢量图；在电缆的端面构建平面，在平面上绘制导体周围的磁场强度云图；将电动力数据导出，进行数据处理，绘制电动力曲线；步骤2：建立结构场分析模型，将短路电动力峰值作为激励源导入稳态结构模块，进行结构稳态动力学分析，获得金具(夹具、螺栓和支架)的应力、变形，具体方法如下：(1)选定三维建模软件，如Solidworks/Creo/DesignModeler等，建立支架、夹具以及螺栓模型；在原有的电磁有限元模型基础上，添加电缆夹具和支架模型，使缆体与夹具接触；设置...
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