[发明专利]一种电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置

说明书

本发明提供了一种电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置，所述方法包括：获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流，其中r表示所述电缆绝缘至电缆导体轴线的径向距离；计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布；判断所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值是否小于或等于预设阈值；当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。该方案通过从直流电缆热场分布入手，综合考虑电缆的负载电流和电缆绝缘的泄漏电流对电缆绝缘热击穿电压的影响，对电缆热击穿电压评估更加准确。

技术领域

本发明涉及电力传输技术领域，具体涉及一种电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置。

背景技术

直流电缆是以传输直流电流的形式传输电能。直流输电系统中的直流电缆稳定运行性能是影响直流系统稳定运行的主要因素之一。如图1所示，直流电缆从内至外是电缆导体1、导体屏蔽2、电缆绝缘3、绝缘外屏蔽4、阻水缓冲层5、金属护套6等。电缆导体1用于传输电流；导体屏蔽2由半导阻水带及半导电屏蔽材料组成，主要功能是均匀电场；绝缘外屏蔽4由半导电屏蔽料组成，主要功能是均匀电场；金属护套6用于阻水及承担短路电流。直流电缆稳定运行时，直流电缆金属护套6至少一端良好接地，因此，金属护套6可近似为地电位。直流电缆绝缘3击穿分为电击穿与热击穿两类。热击穿为固体电介质击穿的一种形式。热击穿电压随温度和电压作用时间的延长而迅速下降，这时的击穿过程与电介质中的热过程有关，称为热击穿。热击穿的本质是处于电场中的介质，由于其中的介质损耗而产生热量，就是电势能转换为热量，当外加电压足够高时，就可能从散热与发热的热平衡状态转入不平衡状态，若发出的热量比散去的多，介质温度将愈来愈高，直至出现永久性损坏，这就是热击穿。目前，国内直流电缆工程设计及试验人员主要关注电缆绝缘3的电击穿。

直流电缆导体1通过负载电流时，电缆导体1电阻率将部分电能转换为热能。电缆导体1产生的热能通过导体屏蔽2、电缆绝缘3、绝缘外屏蔽4、金属护套6传输至电缆周边环境。当电缆导体1传输电流产生的热能与金属护套6向外部环境传输的热量相当时，电缆导体1发热和散热通常可认为直流电缆绝缘3温度处于稳定状态。电缆绝缘3温度处于稳定状态时，电缆绝缘3是否会发生热击穿直接关系到直流电缆是否可以安全运行，而现有的相关技术方案主要集中在电缆绝缘3电击穿，即集中在基于直流电缆绝缘3材料耐受的工作电场强度的绝缘厚度设计方法，因此设计出的电缆绝缘3大都存在因热击穿状况不稳定而影响输电安全的缺陷。

目前，国内直流电缆绝缘3材料主要来源于北欧化工。基于超净基料的直流电缆允许的最大运行温度为70℃。尽管直流电缆绝缘3材料的电导率随温度变化非常灵敏，温度提升20℃，电导率将可提升一个数量级，但在最高运行温度下，直流电缆绝缘3材料的电导率可能仍在10^-10S/m量级以下。因此，国内直流电缆工程设计及试验人员通常忽略了电缆绝缘3层的泄漏电流对电缆绝缘3层温度场的影响。而电缆绝缘3层的泄漏电流会影响电缆绝缘3的热击穿状况，进而影响输电安全，因此对电缆绝缘3热击穿状况的评估显得尤为重要。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中对电缆绝缘存在的热击穿状况评估不精确、影响输电安全。从而提供一种电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置。

有鉴于此，本发明实施例的第一方面提供了一种电缆绝缘热击穿电压确定方法，包括：获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流，其中r表示所述电缆绝缘至电缆导体轴线的径向距离；计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布；判断所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值是否小于或等于预设阈值；当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。