一种直流电缆绝缘厚度设计方法与流程

技术特征：
1.一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，包括：获取待设计的直流电缆参数；基于所获取的参数计算不考虑空间电荷情况下直流电缆绝缘场强最大值，以及考虑空间电荷情况下直流电缆绝缘场强最大值；基于所计算的两种情况下的直流电缆绝缘场强最大值，计算空间电荷影响因子；基于所计算的空间电荷影响因子，设计直流电缆绝缘厚度。2.根据权利要求1所述的一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，所述获取待设计的直流电缆参数包括：直流电缆运行电压、直流击穿场强、直流电缆绝缘外半径和直流电缆绝缘内半径。3.根据权利要求1所述的一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，所述计算不考虑空间电荷情况下直流电缆绝缘场强最大值，包括：其中，e0(r)
max
为不考虑空间电荷情况下直流电缆绝缘场强最大值，r
o
为直流电缆绝缘外半径，r
i
为直流电缆绝缘内半径，u0为直流电缆运行电压。4.根据权利要求3所述的一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，所述计算考虑空间电荷情况下直流电缆绝缘场强最大值，包括：对待设计的直流电缆导体进行加热，使得直流电缆导体温度为直流电缆最高运行温度t
max
，直流电缆绝缘层温度差为运行直流电缆绝缘层最大温差
△
t
max
，待此温度条件稳定后，在直流电缆导体施加负极性电压-u1＝-1.85u0，并维持一定时长，使空间电荷分布稳定；采用电缆空间电荷测试系统测试直流电缆中的空间电荷分布；重新采用一根与待设计的直流电缆完全一致的直流电缆，重复对直流电缆导体加热操作，并施加正极性电压﹢1.85u0，进行空间电荷分布测试；更换与待设计的直流电缆完全一致的直流电缆，重复多次上述操作，测试得到施加负极性电压和正极性电压下的直流电缆中的空间电荷分布；利用测试得到的空间电荷分布，计算考虑空间电荷情况下直流电缆绝缘场强最大值。5.根据权利要求4所述的一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，所述利用测试得到的空间电荷分布，计算考虑空间电荷情况下直流电缆绝缘场强最大值，包括：基于下式计算得到施加负极性电压下每根直流电缆绝缘场强最大值；对施加负极性电压下多次测试得到的结果取中值或平均值，记为以及，计算得到施加正极性电压下每根直流电缆绝缘场强最大值；对施加正极性电压下多次测试得到的结果取中值或平均值，记为则，考虑空间电荷情况下直流电缆绝缘场强最大值为：直流电缆绝缘场强计算如下：
其中，e
sc
(r)为直流电缆绝缘场强，r为直流电缆绝缘任意位置，ρ(r)为位置r处的空间电荷密度，ε为绝缘介电常数。6.根据权利要求5所述的一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，所述基于所计算的两种情况下的直流电缆绝缘场强最大值，计算空间电荷影响因子，包括：其中，k4为空间电荷影响因子。7.根据权利要求6所述的一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，所述基于所计算的空间电荷影响因子，设计直流电缆绝缘厚度，包括：其中，d为直流电缆绝缘厚度，e
bd
为直流击穿场强，k1为安全因子，k2为老化因子，k3为型式试验电压与运行电压之比。8.一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，包括：获取待设计的直流电缆参数；基于所获取的参数计算电场畸变因子；基于权利要求1至6任意一项所述的直流电缆绝缘厚度设计方法计算空间电荷影响因子；基于所计算的电场畸变因子和空间电荷影响因子，设计直流电缆绝缘厚度。9.根据权利要求8所述的一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，所述获取待设计的直流电缆参数包括：直流电缆运行电压、直流击穿场强、直流电缆绝缘外半径、直流电缆绝缘内半径、直流电缆绝缘内表面温度和直流电缆绝缘外表面温度。10.根据权利要求8所述的一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，所述基于所获取的参数计算电场畸变因子，包括：获取的参数计算电场畸变因子，包括：获取的参数计算电场畸变因子，包括：其中，k5为电场畸变因子，e(r)
ave
为直流电缆绝缘中的平均电场，e(r)
max
为直流电缆绝缘中的最大电场，r
o
为直流电缆绝缘外半径，r
i
为直流电缆绝缘内半径，u0为直流电缆运行电压，
其中，a、γ为常数，θ
c
和θ
s
分别为绝缘内表面和绝缘外表面温度。11.根据权利要求10所述的一种直流电缆绝缘厚度设计方法，其特征在于，所述基于所计算的电场畸变因子和空间电荷影响因子，设计直流电缆绝缘厚度，包括：其中，d为直流电缆绝缘厚度，e
bd
为直流击穿场强，k1为安全因子，k2为老化因子，k3为型式试验电压与运行电压之比，k4为空间电荷影响因子。

技术总结
本发明公开了一种直流电缆绝缘厚度设计方法，考虑空间电荷影响，在直流电缆绝缘厚度的计算方法中引入空间电荷影响因子，同时进一步考虑因温差而导致绝缘层电场分布不均匀因素，在直流电缆绝缘厚度的计算方法中引入电场畸变因子，同时提出了空间电荷影响因子和绝缘电场畸变因子的求取方法。本发明方法能够避免直流电缆运行带来安全隐患，同时能够避免直流电缆存在局部电场偏大且易发生击穿故障现象。电缆存在局部电场偏大且易发生击穿故障现象。


技术研发人员：朱智恩 李栋 陈龙啸 高凯 曾浩 王传博 杨黎明 周柏杰 薛健 蔡凡一
受保护的技术使用者：南瑞集团有限公司
技术研发日：2022.04.15
技术公布日：2022/7/15