[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

摘要

本发明涉及一种500kV超高压电缆的热应力及形变量的计算方法，属于专门适用于特定应用的数字计算或数据处理的设备或方法技术领域。该方法执行如下步骤：1）建立超高压电缆模型；2）施加激励，进行磁场分析；3）进行温度场分析；4）进行应力场分析，得到最终结果。本发明借助ANSYS Workbench有限元分析软件，通过耦合多物理场进行分析，即磁场、温度场和应力场，将通过磁场分析得到的导体损耗和金属护层损耗作为温度场分析的热损耗载荷，再将温度场分析的结果作为温度载荷施加到高压电缆模型上，进行应力场的分析，从而得到当前状况下准确的电缆应力大小和形变量。

主权项

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热换流边界条件；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；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。