[发明专利]一种电力电缆应急负荷时间的计算方法

权利要求书

1.一种电力电缆应急负荷时间的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）计算电缆线路发生故障时的交流电阻R、环境温度θ_o、电流值I、导体温度值θ_c（t）和导体温度初值θ_c（0₊）；所述交流电阻R根据交流电阻公式计算出，所述环境温度θ_o，所述电流值I通过在线监测得到，导体温度初值θ_c（0₊）根据电缆暂态热路模型计算得到；

b）计算电缆导体在应急负荷时间t=6τ以后的温度值；即：将时间t=6τ代入电缆暂态热路模型，计算电缆导体在时间为6τ之后的导体温度值，并根据判据进行判断：当θ（6τ）＜90℃时，则判断应急负荷时间t趋向于无穷大；当θ（6τ）＞90℃时，则开始计算应急负荷时间t；所述τ表示电力电缆的热时间常数，所述τ的计算表达式为：

τ=TC，

式中，T表示电缆本体和环境的热阻之和，T的单位为k·m/W；C表示电缆本体和环境的热容之和，C的单位为J/K；

c)由应急负荷时间的表达式得到应急负荷时间t的计算公式。

2.根据权利要求1所述的电力电缆应急负荷时间的计算方法，其特征在于，

所述步骤b）中，计算所述应急负荷时间t的公式的计算步骤如下：

A、令Q=(1+λ₂+λ₅)Q₁，式中，Q表示总损耗，所述总损耗是指电缆导体损耗、介质损耗、铝护套损耗和铠装损耗的总和，Q₁为导体损耗且Q₁=I²R，则：

Q=(1+λ₂+λ₅)I²R，

式中，I表示电缆运行电流，R表示交流电阻，λ₂和λ₅分别表示介损与铝护套、铠装损耗与导体损耗的比例系数；θ_c（t）和θ_o（t）分别表示导体温度和环境温度，所述导体温度θ_c（t）根据电缆暂态热路模型计算所得，所述环境温度θ_o（t）在线测得；

B、建立热平衡方程：

Q=Cdθc(t)dt+θc(t)-θo(t)T,---(1)]]>

式中，Q表示总损耗；C表示电缆本体和环境的热容之和；T表示表示电缆本体和环境的热阻之和；θ_c（t）和θ_o（t）分别表示导体温度和环境温度；t表示时间；

求得所述热平衡方程的通解：

θ_c(t)=QT+θ_o(t)+Ae^-t/TC，(2)

式中，θ_c（t）和θ_o（t）分别表示导体温度和环境温度；Q表示总损耗；A为方程（2）中的需要求解的未知参量；t表示时间；T表示电缆本体和环境的热阻之和；C电缆本体和环境的热容之和；TC为具有时间的量纲，也称时间常数，用τ表示；

C、令初始时刻：t=0且θ_c(0)=θ_c(0₊)，则得出上式（2）中的A，所述导体温度的表达式为：

θ_c(t)=QT+θ_o(t)+(θ_c(0₊)-QT-θ_o(t))e^-t/τ，(3)

把（3）式代入总损耗Q的表达式：Q=(1+λ₂+λ₅)I²R，可得：

θ_c(t)=(1+λ₂+λ₅)I²RT+θ_o(t)+(θ_c(0₊)-(1+λ₂+λ₅)I²RT-θ_o(t))e^-t/τ，(4)

式(4)为电缆导体温升的表达式，当导体温度θ_c(t)=90℃时，则由式(4)求得应急负荷时间的表达式。