[发明专利]一种针对预绞丝端口放电现象的电弧温度场计算方法

说明书

本发明公开了一种针对预绞丝端口放电现象的电弧温度场计算方法，过程如下：构建预绞丝端口电磁‑热仿真模型，使用有限元仿真计算预绞丝端口的电场强度与电流密度分布；根据电场强度大小，判定预绞丝端口的放电位置；根据放电位置施加电弧热源；将加电弧热源前后的流经接触点的接触点电流大小进行差值计算；若差值小于等于事先指定比较阈值σsubgt;0/subgt;，则确定电弧热源大小，输出此时的预绞丝端口电弧温度分布结果；若误差大于事先指定比较阈值σsubgt;0/subgt;，则循环迭代降低差值，直至满足条件。本发明能够精确计算预绞丝端口放电过程中的电弧温度分布，对于架空地线断线研究具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及架空地线断线研究技术领域，具体涉及一种针对预绞丝端口放电现象的电弧温度场计算方法。

背景技术

位于悬垂线夹处的地线通常缠绕预绞丝以增强地线机械性能。实验表明，当输电线路发生接地故障时，工频短路电流流经预绞丝端口，将使预绞丝端口空气间隙击穿并发生放电现象，放电过程中电弧高温将会使地线机械强度下降、融化甚至断线。一旦发生地线的断线事故，输电线路可能因地线下落误碰而造成接地故障，地线维修工作也需要耗费大量的人力与物力。

因此，为了保障预绞丝端口处地线的可靠性，有必要对工频短路电流作用下，预绞丝端口放电过程的电弧温度场进行计算分析。计算预绞丝端口放电时的电弧温度场，需要同时考虑电流流经导体产生的焦耳热与电弧的电弧热源传热。目前，工频短路电流作用下的预绞丝端口温度场计算方法仅计算焦耳热，没有考虑电弧热源。因此，有必要发明一种针对预绞丝端口放电现象的电弧温度场计算方法。

本发明首先计算预绞丝端口接触点电流，计算预绞丝端口电场强度E。判断放电位置，在放电位置添加电弧热源。计算结果显示，放电一般发生在接触点附近的空气间隙。因此，将接触点电流设为热源电流。施加电弧热源后，电弧热源的高温会改变架空地线材料的电导率，使加电弧热源前后电流密度分布差异较大，使接触点电流前后存在差异，进而导致电弧热源不准确。因此，需要对电弧热源进行调整。将热源电流更新为新的接触点电流，进行迭代计算，重复迭代直至施加电弧热源前后接触点电流的差值控制在事先指定比较阈值σ₀内，确定电弧热源大小，输出此电弧热源下的预绞丝端口电弧温度场。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中预绞丝端口温度计算中缺乏电弧热源的缺点和不足，提供一种针对预绞丝端口放电现象的电弧温度场计算方法。本发明计算预绞丝端口电场强度E，判定预绞丝端口的放电位置；将接触点电流设为热源电流，根据放电位置施加电弧热源；为确定电弧热源，将加电弧热源前后的流经接触点的电流大小进行差值计算；若差值小于等于事先指定比较阈值σ₀，则确定电弧热源大小，输出此时的预绞丝端口电弧温度分布结果；若误差大于事先指定比较阈值σ₀，则循环迭代降低差值，直至满足条件。最终确定电弧热源大小，输出预绞丝端口温度场计算结果。解决了预绞丝端口放电条件下电弧温度计算的难题，计算结果精度较高。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种针对预绞丝端口放电现象的电弧温度场计算方法，所述的计算方法包括以下步骤：

S1、构建预绞丝端口三维几何模型，构建预绞丝端口电磁-热仿真模型，输入工频短路电流，采用软件COMSOL Multiphysics有限元仿真的电磁场与温度场模块计算预绞丝端口空气间隙的电场强度E，计算接触点电流I_kⁱ，i＝1，2……n，i代表第i次迭代，n为总迭代次数；

S2、根据预绞丝端口空气间隙的电场强度E分布情况，判定预绞丝端口的放电位置；

S3、在判定的放电位置采用热源公式施加电弧热源，热源电流I_q设为接触点电流I_kⁱ，重新计算预绞丝端口电磁-热仿真模型，得到施加电弧热源后接触点电流大小I_kⁱ⁺¹；