[发明专利]一种含谐波电流的电缆及其终端线芯温度计算方法

摘要

本发明公开了一种含谐波电流的电缆及其终端线芯温度计算方法，其特征在于，计算得到电缆及其终端在不同谐波电流作用下的线芯最高温度，探究谐波电流含量与线芯温度之间的关系，继而使用参数拟合，求出一种基于线芯温度与谐波电流和表面温度的关系式，为电缆及其终端在含有谐波电流时的线芯温度计算提供了参考依据，对于电缆线路的安全运行有着重要意义。

主权项

1.一种含谐波电流的电缆及其终端线芯温度计算方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1：根据敷设于空气中的电缆及其终端的直径尺寸，在有限元仿真软件COMSOL Multiphysics中分别建立电缆及其终端的几何模型；在软件中输入材料的电气参数和热参数；使用电‑热耦合法分别求出电缆及电缆终端在电压和电流同时作用下的温度场分布；步骤2：根据电缆线路中谐波电流含量实测分析，找出线路中谐波电流含有率超过5％的成分，将步骤1中的铜导体施加电流替换为含有率超过5％的单次谐波电流，并重复仿真步骤，在COMSOL Multiphysics中得到电缆及其终端在单次谐波电流作用下的温度场分布，由此分别得到单次谐波电流作用下，电缆的线芯最高温度和表面最高温度数据，以及电缆终端的线芯最高温度和表面最高温度数据；步骤3：将步骤1中的铜导体施加电流替换为在基波电流叠加多次谐波电流，并重复仿真步骤，在COMSOL Multiphysics中得到电缆及其终端在基波电流叠加多次谐波电流作用下的温度场分布，设定基波电流保持不变，各次谐波电流含有率均为10％，然后将各次谐波含有率提升至20％，以此类推，直到各次谐波电流含有率均为100％，得到多次谐波电流作用下，电缆的线芯最高温度和表面最高温度数据，以及电缆终端的线芯最高温度和表面最高温度数据；步骤4：根据步骤2中的计算结果，得到不同单次谐波电流单独作用下电缆及其终端的线芯最高温度和表面最高温度数据，以线芯最高温度与表面最高温度的差值作为特征量，使用最小二乘法，得到如下表达式：其中：n表示谐波次数；ΔT_n、分别表示单次谐波电流作用下电缆线芯与表面的温差以及电缆终端线芯与表面的温差；I_n表示第n次谐波电流有效值；a、b分别表示不同单次谐波电流作用下电缆及其终端的待求系数；T_n表示单次谐波电流作用下电缆线芯最高温度，T_cn表示单次谐波电流作用下电缆终端线芯最高温度，T₀表示电缆表面最高温度，T_c0表示电缆终端表面最高温度；使用最小二乘法进行数据拟合，即可求出系数a、b的值；步骤5：根据步骤3中的计算结果，得到基波电流叠加多次谐波电流时电缆及其终端线芯最高温度与表面最高温度数据，使用多元函数线性拟合，分别得到含有多次谐波电流时电缆及其终端的线芯与表面温度关系式：其中，n表示谐波次数；ΔTn＝aIn2  (5)T表示含有多次谐波电流时电缆的线芯最高温度；Tc表示含有多次谐波电流时电缆终端的线芯最高温度；An、Bn表示待求系数；使用多元函数线性拟合，即可求出An、Bn的值；步骤6：在实际运行中，电缆及其终端的线芯温度不能直接测量，通过实测电缆线路中谐波电流次数n和谐波电流值In，结合电缆及其终端的外表面温度实测数据T0和Tc0，根据步骤5中的关系式3、4，即可推算得到含谐波电流时电缆及其终端的线芯温度。