短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法及其计算系统技术方案

技术编号:41259746 阅读:53 留言:0更新日期:2024-05-11 09:18
本发明专利技术属于电缆可靠性评估领域,提供一种基于相变的热塑性绝缘电缆受热冲击后绝缘偏心率计算方法。基于实测的结晶熔融特性和流变特性参数,建立电缆及其敷设环境的简化模型,其中根据电缆典型形状截面建立二维模型;确定材料物性的参数,其中参数包括电学参数及热物性参数;设定假设条件,基于简化模型确定控制方程;基于控制方程结合焓‑孔隙率法在确定初始条件与边界条件之后建立起完整的分为两个阶段的电磁热‑相变‑熔体流动的热塑性电缆二维数值模型,确定其网格划分与时间步长选取后进行模型计算;进行电缆结构与材料属性的参数化建模,并进行参数分析与优化。用以解决现有技术中通过实验手段测试分析绝缘结构的动态演变过程非常困难的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电缆可靠性评估,具体涉及一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法及其计算系统


技术介绍

1、当电力系统出现过载甚至短路时,电流导致的热冲击将可能使热塑性的聚丙烯绝缘熔化发生相变,在电缆导体重力的作用下绝缘发生偏心,偏心程度直接改变电缆绝缘中的电场分布,影响电缆运行状态,严重时将导致绝缘失效。

2、由于聚丙烯绝缘电缆受热冲击后绝缘偏心的过程涉及复杂的物理现象,包括相变、熔体流动、随温度和剪切速率变化的熔体粘度,等多个因素,通过实验手段测试分析绝缘结构的动态演变过程非常困难。

3、相变传热问题中,熔化和凝固过程中存在随时间移动的固液界面,也正因此,相变传热问题具有较强的非线性,数学求解相对困难。聚丙烯热塑性电缆料为聚合物,其熔体凝固过程存在过冷现象,因此电缆绝缘结构中熔体流动传热的特性必须结合聚合物的热分析方法进行描述。熔体粘度受剪切速率和温度影响呈现非线性变化,需结合多温度点下的流变数据进行分析。

4、常用于模拟相变蓄能材料相变传热过程的焓-孔隙率模型,在考虑绝缘材料的熔融结晶特性与流变特本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法,其特征在于,所述计算方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法,其特征在于,所述步骤3假设条件具体为,

3.根据权利要求1所述一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法,其特征在于,所述步骤3的控制方程分为两阶段,

4.根据权利要求3所述一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法,其特征在于,所述第一阶段具体为,传热控制方程以傅里叶定律和能量守恒定律为理论基础从而得到电缆内部温度场分布;

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【技术特征摘要】

1.一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法,其特征在于,所述计算方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法,其特征在于,所述步骤3假设条件具体为,

3.根据权利要求1所述一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法,其特征在于,所述步骤3的控制方程分为两阶段,

4.根据权利要求3所述一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法,其特征在于,所述第一阶段具体为,传热控制方程以傅里叶定律和能量守恒定律为理论基础从而得到电缆内部温度场分布;

5.根据权利要求3所述一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法,其特征在于,所述第二阶段具体为,在导体和固体电缆料之间会形成一个由熔体薄层填充的区域,熔融前沿部分被称为糊状区;

6.根据权利要求5所述一种短路热冲击作用下热塑性电缆绝缘结构动态演变仿真计算方法,其特征在于,所述μapp为熔体动力粘度,将旋转流变仪测得的黏度数据采用carreau-yasuda方程拟合,可对电缆料熔体的零切黏度进行较准确的预测,carreau-yasuda黏度方程如下,

7.根据权利要求6所述一种基于相变的热塑性绝缘电...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨佳明付哲杨旭王殿宇赵新东赵洪王暄
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学
类型:发明
国别省市:

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