(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210591400.9 (22)申请日 2022.05.27 (71)申请人 国网湖北省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 430077 湖北省武汉市洪山区徐 东大 街227号 申请人 国家电网有限公司 (72)发明人 黄泽琦　鲁非　卢仰泽　胡丹晖　 任劼帅　刘帆　张露　童雅芳　 罗喻扬　刘瑞琪　林福昌　李化　 (74)专利代理 机构 武汉楚天专利事务所 421 13 专利代理师 孔敏 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01)G06T 17/20(2006.01) G06F 113/16(2020.01) (54)发明名称 一种皱纹铝护套电缆二维热模型的修正方 法 (57)摘要 本发明提供一种皱纹铝护套电缆二维热模 型的修正方法， 包括： 收集皱纹铝护套电缆的结 构参数及其热物理参数； 基于收集的结构参数及 其热物理参数建立有限元模型； 基于收集的结构 参数及其热物理参数计算皱纹铝护套电缆等效 二维模型的结构参数； 计算三维模 型总等效热阻 Rall； 根据皱纹铝护套电缆等效二维模型的结构 参数、 三维模型总等效热阻Rall， 计算二维等效模 型的空气等效导热系数λair1； 根据三维模型总 等效热阻Rall和皱纹铝护套电缆等效二维模型的 结构参数建立电缆二维有限元模 型。 本发明对以 皱纹铝护套平均值等效的二维模型中的空气导 热系数进行了修正， 使 得该二维模 型计算得到的 缆芯温度更精确。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115017761 A 2022.09.06 CN 115017761 A 1.一种皱纹铝护套电缆 二维热模型的修 正方法， 其特 征在于包括如下步骤： 步骤1、 收集皱纹铝护套电缆的结构参数及其热物理参数； 步骤2、 基于步骤1收集的结构参数及其热物理参数建立皱纹铝护 套电缆三维COMS OL有 限元模型； 步骤3、 基于步骤1收集的结构参数及其热物 理参数计算皱纹铝护套电缆等效二维模型 的结构参数； 步骤4、 计算 三维模型总等效热阻Rall； 步骤5、 根据步骤3计算的皱纹铝护套电缆等效二维模型的结构参数、 步骤4计算的三维 模型总等效热阻Rall， 计算二维等效模型的空气等效导热系数 λair1； 步骤6、 根据 步骤5计算的三维模型总等效热阻Rall和步骤3得到的皱纹铝护 套电缆等效 二维模型的结构参数建立电缆 二维有限元模型。 2.根据权利要求1所述的皱纹铝护套电缆二维热模型的修正方法， 其特征在于： 所述皱 纹铝护套电缆的结构参 数包括各层绝缘 材料外径D1～D8、 皱纹铝护套节距l以及厚度d， 所述 热物理参数包括各层绝 缘介质的导热系数 λ1～ λ8。 3.根据权利要求2所述的皱纹铝护套电缆二维热模型的修正方法， 其特征在于： 所述步 骤2具体包括： 基于步骤1收集的参数， 使用COMSOL有限元仿真软件建立电皱纹铝护套电缆 三维COMSOL有限元模型， 其中， 设电缆外表面边界条件为第一类边界， 温度恒定为Tw； 设内 部铜芯导体为发热源， 其功率为P； 皱纹铝护套与电缆绕包带边界设置为表面对表面辐 射， 将空气域设为透体； 考虑空气与壁面之间的对流换热， 设空气流动状态为层流， 可压缩， 考 虑空气重力。 4.根据权利要求3所述的皱纹铝护套电缆二维热模型的修正方法， 其特征在于： 所述步 骤3具体包括： 利用步骤1收集的参数， 使用平均值等效的方法得到皱纹铝护套电缆等效二 维模型的结构参数， 即二维截面等效直径D1*～D8*， 其中D1*～D5*、 D8*与D1～D5、 D8分别相等， D6*、 D7*为： 5.根据权利要求4所述的皱纹铝护套电缆二维热模型的修正方法， 其特征在于： 所述步 骤4具体包括： 利用步骤2建立的皱纹铝护套电缆三维COMSOL有限元模型， 计算电缆线芯温 度Tn， 则总等效热阻Rall计算公式如式(3)所示： 6.根据权利要求5所述的皱纹铝护套电缆二维热模型的修正方法， 其特征在于： 所述步 骤5具体包括： 同轴圆柱体结构的物体总等效热阻为： 由式(4)即可计算出二维截面模型中空气的等效导热系数 λair1。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115017761 A 2一种皱纹铝护套电缆二维热模型的修正方 法 技术领域 [0001]本发明涉及高压电缆温度场计算领域， 具体是一种皱 纹铝护套电缆二维热模型的 修正方法。 背景技术 [0002]皱纹铝护套电缆广泛应用于城市电能输送,其安全经济运行对城市建设有重要意 义。 电缆内部的最热点温度决定了电缆载流能力的大小， 快速、 准确地计算最热点温度成为 现阶段主要目标。 电缆本体温度模型主要有IEC60287标准提供一维热路模型、 以皱纹铝护 套平均半径等效的二维截面模型以及三维模型。 而现有的一维、 二维模型只适用于直铝护 套电缆， 对与皱纹铝护套电缆仅采用平均值等效的方法将其视作直铝护套电缆， 不能保证 整体等效热阻的准确性。 而在电缆排管敷设、 隧道敷设等复杂环境下的温度模型中， 需要将 三维的电缆本体模型降至二维， 以在保证精度的前提下 大大降低计算时间。 [0003]在中国实用新型专利说明书CN105928969A中介绍了一种高压单芯电缆皱纹铝护 套处导热热阻的计算方法， 该方法将空气间隙视作纯导热来计算其等效热阻。 然而由于空 气的流体与透体特性， 使得空气与电缆绕包带、 皱纹铝护套之间的对流换热以及电缆绕包 带和皱纹铝护套间的辐 射换热不能忽略。 为保证温度计算的精确 性， 需要对电缆进行三维 建模， 考虑各种传热 方式的作用， 再对二维截面模型进行修 正。 发明内容 [0004]针对上述现有技术的不足， 本发明提出一种皱 纹铝护套电缆二维热模型的修正方 法， 以修正现有以皱纹铝护套半径平均值作为等效半径的二维电缆截面模型， 从而提高电 缆温度、 载流 量计算的准确性。 [0005]一种皱纹铝护套电缆 二维热模型的修 正方法， 包括如下步骤： [0006]步骤1、 收集皱纹铝护套电缆的结构参数及其热物理参数； [0007]步骤2、 基于步骤1收集的结构参数及其热物理参数建立皱纹铝护套电缆三维 COMSOL有限元模型； [0008]步骤3、 基于步骤1收集的结构参数及其热物理参数计算皱 纹铝护套电缆等效二维 模型的结构参数； [0009]步骤4、 计算 三维模型总等效热阻Rall； [0010]步骤5、 根据步骤3计算的皱纹铝护套电缆等效二维模型的结构参数、 步骤4计算的 三维模型总等效热阻Rall， 计算二维等效模型的空气等效导热系数 λair1； [0011]步骤6、 根据步骤5计算的三维模型总等效热阻Rall和步骤3得到的皱纹铝护套电缆 等效二维模型的结构参数建立电缆 二维有限元模型。 [0012]进一步的， 所述皱纹铝护套电缆的结构参数包 括各层绝缘材料外径D1～D8、 皱纹铝 护套节距l以及厚度d， 所述热物理参数包括各层绝 缘介质的导热系数 λ1～ λ8。 [0013]进一步的， 所述步骤2 具体包括： 基于步骤1收集的参数， 使用COMSOL有限元仿真软说　明　书 1/5 页 3 CN 115017761 A 3