[发明专利]一种基于全寿命周期成本评估的电缆线路钢支架选型方法

说明书

一种电缆线路钢支架全寿命周期成本评估方法，本方法针对钢支架，通过电缆重力载荷的钢支架应力计算，得到相应的支架结构及由此得到设备材料成本，在此基础上可计算出初始投资成本中的设备成本；通过电磁场计算得到钢支架上的感应涡流及其功率损耗，并在此基础上可计算出由此增加的运行成本；通过电磁场与流场、温度场的耦合数值计算，得到钢支架上的温度变化，再根据隧道中空气湿度等7个因素，计算出钢支架的腐蚀速率，并在此基础上可计算出由此增加的运维成本；将这些因素结合起来应用全寿命周期成本理论对电缆线路经济性进行评估，为电缆线路的支架设计选型提供一种全新的思路和理论依据。

技术领域

本发明一种基于全寿命周期成本评估的电缆线路钢支架选型方法，涉及输电线路工程及全寿命周期成本理论研究领域。

背景技术

近年来，由于电力电缆系统满足资源节约、环境友好的需求，使得电力电缆输电系统大力发展。为了实现更大的输电容量和更远的输送距离，人们不断提高电缆线路的电压等级，同时为了增强电缆系统的安全性、稳定性，降低电缆生产、安装及运行维护成本，电缆及其支架技术不断改进。目前在电缆隧道中，电缆线路使用较多钢材料制作的支架，从钢材的结构形式上又分为角钢、槽钢、方钢等几种类型。然而，虽然钢材较为廉价，但是其材料电阻率与相对磁导率较高，在大电流的作用下，支架涡流损耗不能忽略，且由此引起的电缆支架长期发热也会对其使用寿命有一定影响。

目前针对电缆钢支架的研究，主要是计算其涡流损耗的大小及影响因素。目前对于电缆钢支架的全寿命周期成本评估的研究基本没有。但实际上，钢支架的涡流损耗提高了电缆线路的运行成本，由涡流损耗引发的支架发热问题，电缆隧道中的空气湿度都会引起钢材的腐蚀加速，由此增加的运行维护成本也是不容忽视的。此外，对于不同型式的钢支架而言，其力学性能又是一个重要的约束条件，由此在设计阶段所采用的支架结构及耗材都跟此条件有关，这又会直接影响支架的制造成本，从而改变电缆线路钢支架的初始投资成本。因此，针对电缆线路从建设、运行、维护直至退役整个过程，需要进行它的全寿命周期成本评估，为电缆线路设计阶段的钢支架选型提供理论依据和指导。

发明内容

针对上述现有研究的不足，本发明提供一种基于全寿命周期成本评估的电缆线路钢支架选型方法，应用全寿命周期成本理论对电缆线路钢支架的经济性进行评估，并将评估结果作为选型依据，选择费用最低的型式为该条线路最终应采用的钢支架型式，为电缆线路的支架设计选型提供一种全新的思路和理论依据。

本发明采取的技术方案为：

一种基于全寿命周期成本评估的电缆线路钢支架选型方法，针对电缆线路常用的三种型式钢支架，即角钢支架、槽钢支架、方钢支架，通过电缆重力载荷的钢支架应力计算，得到相应的支架结构及由此得到设备材料成本，在此基础上可计算出初始投资成本中的设备成本；通过电磁场计算得到钢支架上的感应涡流及其功率损耗，并在此基础上可计算出由此增加的运行成本；通过电磁场与流场、温度场的耦合数值计算，得到钢支架上的温度变化，再根据隧道中空气湿度等7个因素，计算出钢支架的腐蚀速率，并在此基础上可计算出由此增加的运维成本。建立电缆钢支架的全寿命周期成本模型，模型中的参数初始投资成本、运行成本、维护成本均由前述计算得到，针对某条实际电缆线路的具体情况，将各个参数值代入模型进行计算，得到整条线路分别采用三种不同型式钢支架的全寿命周期成本，以费用最低为选型依据，最终确定该条线路应选用的钢支架型式。

一种基于全寿命周期成本评估的电缆线路钢支架选型方法，包括以下步骤：

1)、分别以电缆钢支架的三种型式角钢支架、槽钢支架、方钢支架为分析对象，分别建立不同的计算模型；

2)、把电缆本体和抱箍的重力作为载荷，分别对三种型式的钢支架进行力学性能分析，计算放置电缆横担部分所受应力大小，对比采用钢材型号对应的抗拉强度，如果低于抗拉强度则选择材料正确，如果高于则更换钢材型号，由此可确定出对应型式钢支架所采用的材料成本，从而计算出三种型式钢支架各自的制造成本；