(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111422141.9 (22)申请日 2021.11.26 (71)申请人 广东电网有限责任公司广州供电局 地址 510000 广东省广州市天河区天河南 二路2号 (72)发明人 苏俊亮　张珏　肖健健　单鲁平　 慕容啟华　徐研　蚁暄潮　马世禄　 顾侃　全万霖　 (74)专利代理 机构 广州科粤专利商标代理有限 公司 44001 代理人 邓潮彬　黄培智 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 113/16(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种计算电缆接头爆炸产生冲击超压的方 法 (57)摘要 本发明公开了一种计算电缆接头爆炸产生 冲击超压的方法， 包括： 步骤1： 建立含电弧的电 缆单相接地故障的仿真模型， 在仿真模型上求得 故障短路电弧的功率值； 步骤2： 建立电缆对应尺 寸中间接头的温度场 ‑流体场‑固体场多物理场 耦合模型， 并将所求得的故障短路电弧的功率值 作为为等效热源的输入源； 步骤3： 求解温度场 ‑ 流体场‑固体场多物理场耦合模型中的温度分 布、 流速分布与压力分布， 得到接头金属保护壳 内外的压强差， 为接头爆炸产生的冲击超压。 本 方法可为电缆接头防爆盒的研制与防爆措施的 改进提供依据， 根据计算出的冲击超压设计防 爆， 即可避免壳体强度不足， 又可避免在制作防 爆壳时浪费制作材 料与成本 。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114417648 A 2022.04.29 CN 114417648 A 1.一种计算电缆接 头爆炸产生冲击超压的方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1： 建立含电弧的电缆单相接地故障的仿真模型， 在仿真模型上求得故障短路电弧 的功率值； 步骤2： 建立电缆对应尺寸中间接头的温度场 ‑流体场‑固体场多物 理场耦合模型， 并将 所求得的故障短路电弧的功率 值作为为等效热源的输入 源； 步骤3： 求解温度场 ‑流体场‑固体场多物 理场耦合模型中的温度分布、 流速分布与压力 分布， 得到 接头金属保护壳 内外的压强差， 为接 头爆炸产生的冲击超压 。 2.如权利要求1所述的计算电缆接头爆炸产生冲击超压的方法， 其特征在于， 所述步骤 1包括： 101： 建立线路系统， 包括出线、 支线、 变电站、 架空线或电缆线路、 避雷线； 102： 根据不同电压等级、 截面与型号的电缆本体与接头， 建立电缆本体与电缆接头模 型； 103： 针对电缆系统的单相接地故障建立电弧模型， 建立具有不同适用范围的电弧黑盒 模型以分析电弧过程的电阻特性； 104： 研究不同出线上的近区短路故障的短路电压、 电流、 电阻的情况， 以及同一条线路 上， 不同位置单相接地短路的短路电压、 电流、 电阻的情况； 105： 根据电弧电流和电弧电压， 计算得到电弧功率的大小。 3.如权利要求1或2所述的计算电缆接头爆炸产生冲击超压的方法， 其特征在于， 所述 步骤2包括： 201： 根据电缆接头与本体的结构尺寸， 在有限元仿真软件中建立二维轴对称几何模 型， 给所述二维轴对称几何模型中的各个结构添加材 料属性； 202： 设定边界条件， 设定轴向端面为绝热边界， 电缆接头与本体的表面与空气的交界 面为自然对流 边界； 203： 进行温度场和流体场的耦合求解， 由温度场接口计算的温度相关数据用于流场计 算接口， 同时由流场接口计算出来的流体流速、 压力数据用在温度场计算接口。 4.如权利要求1所述的计算电缆接头爆炸产生冲击超压的方法， 其特征在于， 所述步骤 3还包括： 根据冲击超压的作用面积求得接 头金属保护壳所受应力。 5.如权利要求1或4所述的计算电缆接头爆炸产生冲击超压的方法， 其特征在于， 所述 冲击超压通过如下 方式计算得到： 首先计算电缆线路发生单相接地短路时的短路能量， 进而结合温度场 ‑流体场‑固体场 多物理场耦合模型 得到电弧产生的冲击超压值。 6.如权利要求5所述的计算电缆接头爆炸产生冲击超压的方法， 其特征在于， 所述冲击 超压的计算方法考虑电缆接 头在实际运行时的工作状况与故障情况。 7.如权利要求6所述的计算电缆接头爆炸产生冲击超压的方法， 其特征在于， 所述故障 情况为电缆接头被击穿后产生短路电弧时， 电弧离子体的能量作用于有限空间的密闭腔 体 内， 进而产生爆炸 。 8.如权利要求1所述的计算电缆接头爆炸产生冲击超压的方法， 其特征在于， 所述含电 弧的电缆单相接地故障的仿真模型在P SCAD/EMTDC软件上建立。 9.如权利要求1所述的计算电缆接头爆炸产生冲击超压的方法， 其特征在于， 所述电缆权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114417648 A 2对应尺寸中间接头的温度场 ‑流体场‑固体场多物理场耦合模型在过COMSOL有限元仿真软 件上建立。 10.如权利要求2所述的计算电缆接头爆炸产生冲击超压的方法， 其特征在于， 所述步 骤201中， 材 料属性包括密度、 导热系数、 恒压热容。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114417648 A 3