[发明专利]一种500kV超高压电缆的热应力及形变量的计算方法

权利要求书

1.一种500kV超高压电缆的热应力及形变量的计算方法，其特征在于执行如下步骤：

1)将所述500kV超高压电缆通过ANSYS Workbench有限元软件建立超高压电缆模型，所述超高压电缆模型由内到外依次为导体、绝缘层、缓冲层、金属护层和外护套；

2)对所述超高压电缆模型施加电流激励，进行磁场分析，得到所述500kV超高压电缆的导体损耗和金属护层损耗；

在进行磁场分析时，所述超高压电缆模型的电磁边界条件为第四类电磁边界条件，所述第四类电磁边界条件是给定矢量磁位在边界上的具体数值即所述超高压电缆模型的空气求解域边界矢量磁位为0、所述超高压电缆模型的电缆轴向两端面边界的矢量磁位为0；

3)将所述导体损耗和所述金属护层损耗作为电缆的热损耗载荷施加到超高压电缆模型上，进行温度场分析，得到超高压电缆模型的温度场分布结果；

在所述温度场分析时设定为绝热边界，法向热流密度为0，所述超高压电缆模型的外护套的表面满足第三类对流换热边界条件，所述第三类对流换热边界条件是已知对流换热系数和流体温度，所述对流换热系数是5.6W/(m²*℃)，所述流体温度是25℃；所述超高压电缆模型的电缆轴向两个端面满足第二类边界条件，所述第二类边界条件是给定边界上的所述法向热流密度；

4)将温度场分析结果作为温度载荷施加到所述超高压电缆模型上，进行应力场分析，最终得到超高压电缆模型的应力大小及形变量的计算结果；

在所述应力场分析中，所述超高压电缆模型的电缆轴向两个端面的边界条件是轴向位移分量为0；所述超高压电缆模型的外护套表面满足自由边界条件，所述自由边界条件是所述超高压电缆模型的外护套表面不受任何条件约束。

2.根据权利要求1所述的500kV超高压电缆的热应力及形变量的计算方法，其特征在于：建立所述超高压电缆模型的材料特性参数库，对导体、绝缘层、缓冲层、金属护层和外护套赋予相应的材料特性。

3.根据权利要求2所述的500kV超高压电缆的热应力及形变量的计算方法，其特征在于：运用ANSYS Workbench的网格划分功能，对所述超高压电缆模型进行自适应网格划分。

4.根据权利要求1所述的500kV超高压电缆的热应力及形变量的计算方法，其特征在于：步骤2)中所述磁场分析的电流激励是施加在所述超高压电缆模型的导体上，电流激励的性质是工频交流电。