CN107462815A - 一种电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置 - Google Patents
一种电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置，所述方法包括：获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流，其中r表示所述电缆绝缘至电缆导体轴线的径向距离；计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布；判断所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值是否小于或等于预设阈值；当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。该方案通过从直流电缆热场分布入手，综合考虑电缆的负载电流和电缆绝缘的泄漏电流对电缆绝缘热击穿电压的影响，对电缆热击穿电压评估更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及电力传输技术领域，具体涉及一种电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置。
背景技术
直流电缆是以传输直流电流的形式传输电能。直流输电***中的直流电缆稳定运行性能是影响直流***稳定运行的主要因素之一。如图1所示，直流电缆从内至外是电缆导体1、导体屏蔽2、电缆绝缘3、绝缘外屏蔽4、阻水缓冲层5、金属护套6等。电缆导体1用于传输电流；导体屏蔽2由半导阻水带及半导电屏蔽材料组成，主要功能是均匀电场；绝缘外屏蔽4由半导电屏蔽料组成，主要功能是均匀电场；金属护套6用于阻水及承担短路电流。直流电缆稳定运行时，直流电缆金属护套6至少一端良好接地，因此，金属护套6可近似为地电位。直流电缆绝缘3击穿分为电击穿与热击穿两类。热击穿为固体电介质击穿的一种形式。热击穿电压随温度和电压作用时间的延长而迅速下降，这时的击穿过程与电介质中的热过程有关，称为热击穿。热击穿的本质是处于电场中的介质，由于其中的介质损耗而产生热量，就是电势能转换为热量，当外加电压足够高时，就可能从散热与发热的热平衡状态转入不平衡状态，若发出的热量比散去的多，介质温度将愈来愈高，直至出现永久性损坏，这就是热击穿。目前，国内直流电缆工程设计及试验人员主要关注电缆绝缘3的电击穿。
直流电缆导体1通过负载电流时，电缆导体1电阻率将部分电能转换为热能。电缆导体1产生的热能通过导体屏蔽2、电缆绝缘3、绝缘外屏蔽4、金属护套6传输至电缆周边环境。当电缆导体1传输电流产生的热能与金属护套6向外部环境传输的热量相当时，电缆导体1发热和散热通常可认为直流电缆绝缘3温度处于稳定状态。电缆绝缘3温度处于稳定状态时，电缆绝缘3是否会发生热击穿直接关系到直流电缆是否可以安全运行，而现有的相关技术方案主要集中在电缆绝缘3电击穿，即集中在基于直流电缆绝缘3材料耐受的工作电场强度的绝缘厚度设计方法，因此设计出的电缆绝缘3大都存在因热击穿状况不稳定而影响输电安全的缺陷。
目前，国内直流电缆绝缘3材料主要来源于北欧化工。基于超净基料的直流电缆允许的最大运行温度为70℃。尽管直流电缆绝缘3材料的电导率随温度变化非常灵敏，温度提升20℃，电导率将可提升一个数量级，但在最高运行温度下，直流电缆绝缘3材料的电导率可能仍在10-10S/m量级以下。因此，国内直流电缆工程设计及试验人员通常忽略了电缆绝缘3层的泄漏电流对电缆绝缘3层温度场的影响。而电缆绝缘3层的泄漏电流会影响电缆绝缘3的热击穿状况，进而影响输电安全，因此对电缆绝缘3热击穿状况的评估显得尤为重要。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中对电缆绝缘存在的热击穿状况评估不精确、影响输电安全。从而提供一种电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置。
有鉴于此，本发明实施例的第一方面提供了一种电缆绝缘热击穿电压确定方法，包括：获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流，其中r表示所述电缆绝缘至电缆导体轴线的径向距离；计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布；判断所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值是否小于或等于预设阈值；当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。
优选地，还包括：当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值大于所述预设阈值时，根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布；判断所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值是否小于或等于所述预设阈值；当所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，重复所述根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布的步骤，直至所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值；根据所述电缆的负载电流和所述下一温度分布确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。
优选地，所述获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流包括：采用如下公式计算所述初始温度分布：
采用如下公式计算所述电缆绝缘的初始电导率：
采用如下公式计算所述当前泄漏电流：
其中，T(r)为所述初始温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，I为所述当前泄漏电流，为所述电缆绝缘径向r处的电位。
优选地，所述计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布包括：获取所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、电缆导体温度以及所述电缆导体与电缆的金属护套之间的电压差；根据所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、所述电缆导体温度、所述电压差以及所述当前泄漏电流计算所述当前温度分布。
优选地，采用如下公式计算所述当前温度分布：
其中，T′(r)为所述当前温度分布，rc为所述电缆导体的导体半径，rio为所述电缆绝缘的外半径，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，U为所述电缆导体与所述电缆的金属护套之间的电压差，I为所述当前泄漏电流。
优选地，所述根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压包括：采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′(r)为所述当前温度分布，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率。
优选地，所述根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布包括：根据所述当前温度分布计算所述电缆绝缘的下一电导率；根据所述下一电导率计算所述电缆绝缘的下一泄漏电流；根据所述电缆的负载电流和所述下一泄漏电流确定所述下一温度分布。
优选地，采用如下公式计算所述下一电导率：
采用如下公式计算所述下一泄漏电流：
采用如下公式计算所述下一温度分布：
其中，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一电导率，n为非负整数，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布，In+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一泄漏电流，T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，为所述电缆绝缘径向r处的电位。
优选地，所述根据所述电缆的负载电流和所述下一温度分布确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压包括：采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，且ΔT＝|T′n+1(r)-T′n(r)|≤Δθ，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布，Δθ为所述预设阈值，n为非负整数，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述电缆绝缘的下一电导率。
本发明实施例的第二方面提供了一种电缆绝缘热击穿电压确定装置，包括：第一获取模块，用于获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流，其中r表示所述电缆绝缘至电缆导体轴线的径向距离；计算模块，用于计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布；第一判断模块，用于判断所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值是否小于或等于预设阈值；第一确定模块，用于当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。
优选地，还包括：第二获取模块，用于当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值大于所述预设阈值时，根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布；第二判断模块，用于判断所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值是否小于或等于所述预设阈值；重复模块，用于当所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，重复所述根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布的步骤，直至所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值；第二确定模块，用于根据所述电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。
优选地，所述获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流包括：采用如下公式计算所述初始温度分布：
采用如下公式计算所述电缆绝缘的初始电导率：
采用如下公式计算所述当前泄漏电流：
其中，T(r)为所述初始温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，I为所述当前泄漏电流，为所述电缆绝缘径向r处的电位。
优选地，所述计算模块包括：获取单元，用于获取所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、电缆导体温度以及所述电缆导体与电缆的金属护套之间的电压差；第一计算单元，用于根据所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、所述电缆导体温度、所述电压差以及所述当前泄漏电流计算所述当前温度分布。
优选地，采用如下公式计算所述当前温度分布：
其中，T′(r)为所述当前温度分布，rc为所述电缆导体的导体半径，rio为所述电缆绝缘的外半径，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，U为所述电缆导体与所述电缆的金属护套之间的电压差，I为所述当前泄漏电流。
优选地，所述根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压包括：采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′(r)为所述当前温度分布，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率。
优选地，所述第二获取模块包括：第二计算单元，用于根据所述当前温度分布计算所述电缆绝缘的下一电导率；第三计算单元，用于根据所述下一电导率计算所述电缆绝缘的下一泄漏电流；确定单元，用于根据所述电缆的负载电流和所述下一泄漏电流确定所述下一温度分布。
优选地，采用如下公式计算所述下一电导率：
采用如下公式计算所述下一泄漏电流：
采用如下公式计算所述下一温度分布：
其中，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一电导率，n为非负整数，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布，In+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一泄漏电流，T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，为所述电缆绝缘径向r处的电位。
优选地，所述根据所述电缆的负载电流和所述下一温度分布确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压包括：采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，且ΔT＝|T′n+1(r)-T′n(r)|≤Δθ，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布，Δθ为所述预设阈值，n为非负整数，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述电缆绝缘的下一电导率。
本发明的技术方案具有以下优点：
1.本发明实施例提供的电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置，通过从直流电缆热场分布入手，根据不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和考虑电缆绝缘的当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布之间的差值是否满足预设条件，进而确定电缆绝缘的热击穿电压，当满足预设条件时，综合考虑电缆的负载电流和电缆绝缘的泄漏电流对电缆绝缘热击穿的影响，进而确定直流电缆绝缘的最大热击穿电压，如此，解决了直流电缆绝缘热击穿评估方法难题，填补了直流电缆设计及试验测试的空白，由于综合考虑了电缆导体通流产生的热量及电缆绝缘泄露电流产生的热量，为在直流电缆发热和散热达到平衡状态下确定是否会发生电缆绝缘热击穿现象提供了更加精确的评估手段，有利于电缆新产品的研制和已有产品的改进，进而能有效提高直流电缆运行可靠性能。
2.本发明实施例提供的电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置，依据直流电缆尺寸参数、直流电缆导体及绝缘材料参数，结合直流电缆负载电流、电缆金属护套温度，计算包括直流电缆绝缘泄漏电流、直流电缆导体及绝缘层的传热等因素，以确定绝缘耐受的最高热击穿电压，实现将直流电缆设计参数、导体与绝缘材料参数、负载电流以及电缆***环境温度相结合，考虑因素更加全面，提高了确定电缆绝缘的最高热击穿电压的精确度。
3.本发明实施例提供的电缆绝缘热击穿电压确定方法和装置，无特殊硬件要求，适用范围广，可适用于任何直流等级的直流电缆、浸渍式油纸绝缘电缆、挤出式塑料绝缘电缆以及直流陆地电缆或直流海底电缆等实际场景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中直流电缆的结构截面示意图；
图2为本发明实施例1的电缆绝缘热击穿电压确定方法的流程图；
图2A为本发明实施例1的直流电缆轴向结构简化示意图；
图2B为本发明实施例1的直流电缆导体及绝缘散热示意图；
图3A为本发明实施例1的电缆绝缘材料电导率在不同电场强度下随温度变化的一个示意图；
图3B为本发明实施例1的电缆绝缘材料电导率在不同电场强度下随温度变化的另一个示意图；
图3C为本发明实施例1的电缆导体的电阻随温度变化的示意图；
图3D为本发明实施例1的电缆绝缘热击穿电压随负载电流变化的示意图；
图3E为本发明实施例1的电缆绝缘热击穿电压随金属护套温度变化的的示意图；
图4为本发明实施例2的电缆绝缘热击穿电压确定装置的一个框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种电缆绝缘热击穿电压确定方法，适用于对各种电缆的热击穿进行评估，如图2所示，该方法包括如下步骤：
S21：获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流，其中r表示所述电缆绝缘至电缆导体轴线的径向距离；此处，初始温度分布即为忽略电缆绝缘泄漏电流产生的损耗，假定电缆导体及金属护套温度恒定情况下的电缆绝缘径向r处的初始温度分布。具体地，忽略直流电缆金属护套外部的结构时，一般的直流电缆可以将结构简化为如图2A和图2B所示，当直流电缆的尺寸参数、电缆绝缘的材料参数、电缆导体及金属护套温度及绝缘材料传热系数等确定后，即可获得初始温度分布和电缆绝缘的当前泄漏电流。
作为一种优选方案，步骤S21具体可以为：采用如下公式计算所述初始温度分布：
采用如下公式计算所述电缆绝缘的初始电导率：
采用如下公式计算所述当前泄漏电流：
其中，T(r)为所述初始温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，I为所述当前泄漏电流，为所述电缆绝缘径向r处的电位。
S22：计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布，此处，通过考虑电缆绝缘的泄漏电流产生的热量对电缆绝缘温度分布的影响，可以提高电缆绝缘径向r处的当前温度分布的精确度。
作为一种优选方案，步骤S22可以包括：获取所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、电缆导体温度以及所述电缆导体与电缆的金属护套之间的电压差；根据所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、所述电缆导体温度、所述电压差以及所述当前泄漏电流计算所述当前温度分布。充分利用电缆导体参数和电缆绝缘参数对电缆绝缘温度的影响，进而综合考虑负载电流和电缆绝缘的泄漏电流对电缆绝缘温度的影响，提高了计算当前温度分布的精确度。
作为一种具体的实施方式，上述优选方案的步骤中可以采用如下公式计算所述当前温度分布：
其中，T′(r)为所述当前温度分布，单位为℃；rc为所述电缆导体的导体半径，rio为所述电缆绝缘的外半径，K为所述电缆绝缘的导热系数，单位W/m·℃；IL为所述负载电流，单位A；Rco为所述导体电阻率，单位Ω/m，具体地可以选取导体温度为20℃时电缆导体电阻率，不同温度下的电阻率可以折算，具体可以根据具体需要而定；α为所述电缆导体电阻温度系数，单位1/K或1/℃；Tc为所述电缆导体温度，此处当r＝rc时，T′(r)＝Tc，U为所述电缆导体与所述电缆的金属护套之间的电压差，U通常是已知量，也可以通过现场测量获得，I为所述当前泄漏电流，单位A。
S23：判断所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值是否小于或等于预设阈值，此处通过设置预设阈值来确定最终用于计算热击穿电压的温度分布，具体地，设T(r)表示所述初始温度分布，T′(r)表示所述当前温度分布，则通过判断T(r)和T′(r)是否满足如下公式来确定最终用于计算热击穿电压的温度分布：
ΔT＝|T′(r)-T(r)|≤Δθ
Δθ为所述预设阈值，即电缆绝缘设定的允许温度偏差，通常取0.1℃，其取值越小计算精度越高，通过调整该预设阈值，可以提高计算精度，如果T(r)和T′(r)满足上述条件，则进入步骤S24，否则进入步骤S25。
S24：当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。即T(r)和T′(r)满足步骤S23中的判别条件，则可以根据此时的T′(r)和电缆导体的负载电流确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。通过从直流电缆热场分布入手，综合考虑电缆的负载电流和电缆绝缘的泄漏电流对电缆绝缘热击穿的影响，进而确定直流电缆绝缘的最大热击穿电压，如此，解决了直流电缆绝缘热击穿评估方法难题，填补了直流电缆设计及试验测试的空白，由于综合考虑了电缆导体通流产生的热量及电缆绝缘泄露电流产生的热量，为确定电缆绝缘是否会发生热击穿现象提供了更加精确的评估手段，有利于电缆新产品的研制和已有产品的改进，进而能有效提高直流电缆运行可靠性能，并且无特殊硬件要求，适用范围广，可适用于任何直流等级的直流电缆、浸渍式油纸绝缘电缆、挤出式塑料绝缘电缆以及直流陆地电缆或直流海底电缆等实际场景。
作为一种优选方案，步骤S24具体可以为：采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′(r)为所述当前温度分布，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率。
作为一种优选方案，还包括步骤S25：当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值大于所述预设阈值时，根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布；S26：判断所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值是否小于或等于所述预设阈值；当所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，重复所述根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布的步骤，直至所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值；S27：根据所述电缆的负载电流和所述下一温度分布确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。即如果T(r)和T′(r)不满足步骤S23中的判别条件，则可以根据此时的T′(r)计算电缆绝缘径向r处的下一温度分布，然后再次当前温度分布和所述下一温度分布的差值是否小于或等于所述预设阈值，如果不满足则仅需重复获取下一温度分布并进行判断，直至当前温度分布与所述下一温度分布的差值满足小于或等于所述预设阈值这个判别条件，然后根据最后一次计算出的所述下一温度分布和根据电缆的负载电流确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。
作为一种具体的实施方式，上述步骤S25中在根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布时，具体可以通过如下计算方式实现：根据所述当前温度分布计算所述电缆绝缘的下一电导率；根据所述当前电导率计算所述电缆绝缘的下一泄漏电流；根据所述电缆的负载电流和所述下一泄漏电流确定所述下一温度分布。即由当前温度分布确定下一温度分布，在实际应用场景中，电缆绝缘的电导率会受电缆绝缘的温度的影响，因此，根据当前温度分布计算电缆绝缘的下一电导率，然后由该下一电导率确定电缆绝缘的下一泄漏电流，进而确定下一温度分布，可以更加精确的表征电缆绝缘的温度分布。在此基础上，在步骤S25中，需要重复计算电缆绝缘径向的温度分布，可以通过迭代计算实现，具体地实现流程如下：
步骤一：采用如下公式计算所述下一电导率：
步骤二：采用如下公式计算所述下一泄漏电流：
步骤三：采用如下公式计算所述下一温度分布：
步骤四：判断T′n+1(r)和T′n(r)是否满足如下公式：
ΔT＝|T′n+1(r)-T′n(r)|≤Δθ
Δθ为所述预设阈值，若满足进入步骤五，否则返回执行步骤一；
步骤五：采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
其中，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一电导率，n为非负整数，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布；
In+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一泄漏电流；
T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，为所述电缆绝缘径向r处的电位；
为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数。
具体地，比如以基于某种绝缘材料的直流电缆为例说明本实施例的方案，如图3A和图3B所示，为该绝缘材料的电导率在不同电场强度下随温度的变化特性，选取该种材料作为电缆绝缘；电缆导体的材料可以选为铜，在20℃条件下，铜电阻率Rco为1.786×10-8Ω·m，铜电阻温度系数α为0.0039/℃；直流电缆导体的导体半径rc＝25mm，每公里长的电缆导体电阻率随温度变化如附图3C所示；直流电缆绝缘的外半径rio＝53mm；直流电缆导体最高运行运行温度为70℃；电缆绝缘的导热系数K为0.34W/m·K；
则可以计算出该种绝缘材料初始电导率为：
进而可以将该初始电导率待入上述步骤中的公式里进行计算，以得到该电缆绝缘的最高热击穿电压。如图3D和3E所示，示出了本实施例中，该种电缆绝缘的热击穿电压随着负载电流的变化图以及该种电缆绝缘的热击穿电压随着该电缆的金属护套温度的变化，可以清楚的看出该电缆绝缘的热击穿电压在不同因素下的变化状态，实际应用中，工作人员可以将该结果结合至电缆的实际运行状态评估该电缆是否会发生电缆绝缘热击穿，进而可以预防安全隐患，提高电缆的运行性能。
本实施例提供的电缆绝缘热击穿电压确定方法，通过从直流电缆热场分布入手，综合考虑电缆的负载电流和电缆绝缘的泄漏电流对电缆绝缘热击穿的影响，进而确定直流电缆绝缘的最大热击穿电压，如此，解决了直流电缆绝缘热击穿评估方法难题，填补了直流电缆设计及试验测试的空白，由于综合考虑了电缆导体通流产生的热量及电缆绝缘泄露电流产生的热量，为确定电缆绝缘是否会发生热击穿现象提供了更加精确的评估手段，有利于电缆新产品的研制和已有产品的改进，进而能有效提高直流电缆运行可靠性能，并且无特殊硬件要求，适用范围广，可适用于任何直流等级的直流电缆、浸渍式油纸绝缘电缆、挤出式塑料绝缘电缆以及直流陆地电缆或直流海底电缆等实际场景。
实施例2
本实施例供了一种电缆绝缘热击穿电压确定装置，如图4所示，该装置包括：第一获取模块41、计算模块42、第一判断模块43、第一确定模块44、第二获取模块45、第二判断模块46、重复模块47以及第二确定模块48，各模块主要功能如下：
第一获取模块41，用于获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流，其中r表示所述电缆绝缘至电缆导体轴线的径向距离；具体参见实施例1中对步骤S21的详细描述。
计算模块42，用于计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布；具体参见实施例1中对步骤S22的详细描述。
第一判断模块43，用于判断所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值是否小于或等于预设阈值；具体参见实施例1中对步骤S23的详细描述。
第一确定模块44，用于当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。具体参见实施例1中对步骤S24的详细描述。
作为一种优选方案，还包括：第二获取模块45，用于当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值大于所述预设阈值时，根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布；第二判断模块46，用于判断所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值是否小于或等于所述预设阈值；重复模块47，用于当所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，重复所述根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布的步骤，直至所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值；第二确定模块48，用于根据所述电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。具体参见实施例1中对步骤S25-S27的详细描述。
作为一种优选方案，所述获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流包括：采用如下公式计算所述初始温度分布：
采用如下公式计算所述电缆绝缘的初始电导率：
采用如下公式计算所述当前泄漏电流：
其中，T(r)为所述初始温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，I为所述当前泄漏电流，为所述电缆绝缘径向r处的电位。具体参见实施例1中的相关详细描述。
作为一种优选方案，所述计算模块42包括：获取单元，用于获取所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、电缆导体温度以及所述电缆导体与电缆的金属护套之间的电压差；第一计算单元，用于根据所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、所述电缆导体温度、所述电压差以及所述当前泄漏电流计算所述当前温度分布。具体参见实施例1中的相关详细描述。
作为一种优选方案，采用如下公式计算所述当前温度分布：
其中，T′(r)为所述当前温度分布，rc为所述电缆导体的导体半径，rio为所述电缆绝缘的外半径，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，U为所述电缆导体与所述电缆的金属护套之间的电压差，I为所述当前泄漏电流。具体参见实施例1中的相关详细描述。
作为一种优选方案，所述根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压包括：采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′(r)为所述当前温度分布，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率。具体参见实施例1中的相关详细描述。
作为一种优选方案，所述第二获取模块45包括：第二计算单元，用于根据所述当前温度分布计算所述电缆绝缘的下一电导率；第三计算单元，用于根据所述下一电导率计算所述电缆绝缘的下一泄漏电流；确定单元，用于根据所述电缆的负载电流和所述下一泄漏电流确定所述下一温度分布。具体参见实施例1中的相关详细描述。
作为一种优选方案，采用如下公式计算所述下一电导率：
采用如下公式计算所述下一泄漏电流：
采用如下公式计算所述下一温度分布：
其中，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一电导率，n为非负整数，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布，In+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一泄漏电流，T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，为所述电缆绝缘径向r处的电位。具体参见实施例1中的相关详细描述。
作为一种优选方案，所述根据所述电缆的负载电流和所述下一温度分布确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压包括：采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，且ΔT＝|T′n+1(r)-T′n(r)|≤Δθ，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布，Δθ为所述预设阈值，n为非负整数，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述电缆绝缘的下一电导率。具体参见实施例1中的相关详细描述。
本实施例提供的电缆绝缘热击穿电压确定装置，通过从直流电缆热场分布入手，综合考虑电缆的负载电流和电缆绝缘的泄漏电流对电缆绝缘热击穿的影响，进而确定直流电缆绝缘的最大热击穿电压，如此，解决了直流电缆绝缘热击穿评估方法难题，填补了直流电缆设计及试验测试的空白，由于综合考虑了电缆导体通流产生的热量及电缆绝缘泄露电流产生的热量，为确定电缆绝缘是否会发生热击穿现象提供了更加精确的评估手段，有利于电缆新产品的研制和已有产品的改进，进而能有效提高直流电缆运行可靠性能，并且无特殊硬件要求，适用范围广，可适用于任何直流等级的直流电缆、浸渍式油纸绝缘电缆、挤出式塑料绝缘电缆以及直流陆地电缆或直流海底电缆等实际场景。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (18)
1.一种电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，包括：
获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流，其中r表示所述电缆绝缘至电缆导体轴线的径向距离；
计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布；
判断所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值是否小于或等于预设阈值；
当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。
2.根据权利要求1所述的电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，还包括：
当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值大于所述预设阈值时，根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布；
判断所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值是否小于或等于所述预设阈值；
当所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，重复所述根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布的步骤，直至所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值；
根据所述电缆的负载电流和所述下一温度分布确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。
3.根据权利要求1所述的电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，所述获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流包括：
采用如下公式计算所述初始温度分布：
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采用如下公式计算所述电缆绝缘的初始电导率：
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<mi>E</mi>
</mrow>
采用如下公式计算所述当前泄漏电流：
其中，T(r)为所述初始温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，I为所述当前泄漏电流，为所述电缆绝缘径向r处的电位。
4.根据权利要求1所述的电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，所述计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布包括：
获取所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、电缆导体温度以及所述电缆导体与电缆的金属护套之间的电压差；
根据所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、所述电缆导体温度、所述电压差以及所述当前泄漏电流计算所述当前温度分布。
5.根据权利要求4所述的电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，
采用如下公式计算所述当前温度分布：
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<mi>&pi;r</mi>
<mi>c</mi>
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<mn>20</mn>
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<mi>U</mi>
<mi>I</mi>
</mrow>
其中，T′(r)为所述当前温度分布，rc为所述电缆导体的导体半径，rio为所述电缆绝缘的外半径，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，U为所述电缆导体与所述电缆的金属护套之间的电压差，I为所述当前泄漏电流。
6.根据权利要求1所述的电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，所述根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压包括：
采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
<mrow>
<msubsup>
<mi>U</mi>
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<mi>m</mi>
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<mn>2</mn>
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其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′(r)为所述当前温度分布，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率。
7.根据权利要求2所述的电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，所述根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布包括：
根据所述当前温度分布计算所述电缆绝缘的下一电导率；
根据所述下一电导率计算所述电缆绝缘的下一泄漏电流；
根据所述电缆的负载电流和所述下一泄漏电流确定所述下一温度分布。
8.根据权利要求7所述的电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，
采用如下公式计算所述下一电导率：
<mrow>
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采用如下公式计算所述下一泄漏电流：
采用如下公式计算所述下一温度分布：
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其中，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一电导率，n为非负整数，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布，In+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一泄漏电流，T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，为所述电缆绝缘径向r处的电位。
9.根据权利要求8所述的电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，所述根据所述电缆的负载电流和所述下一温度分布确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压包括：
采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
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其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，且ΔT＝|T′n+1(r)-T′n(r)|≤Δθ，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布，Δθ为所述预设阈值，n为非负整数，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述电缆绝缘的下一电导率。
10.一种电缆绝缘热击穿电压确定装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流，其中r表示所述电缆绝缘至电缆导体轴线的径向距离；
计算模块，用于计算考虑所述当前泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的当前温度分布；
第一判断模块，用于判断所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值是否小于或等于预设阈值；
第一确定模块，用于当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。
11.根据权利要求10所述的电缆绝缘热击穿电压确定装置，其特征在于，还包括：
第二获取模块，用于当所述初始温度分布与所述当前温度分布的差值大于所述预设阈值时，根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布；
第二判断模块，用于判断所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值是否小于或等于所述预设阈值；
重复模块，用于当所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值时，重复所述根据所述当前温度分布获取考虑泄露电流时所述电缆绝缘径向r处的下一温度分布的步骤，直至所述当前温度分布与所述下一温度分布的差值小于或等于所述预设阈值；
第二确定模块，用于根据所述电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压。
12.根据权利要求10所述的电缆绝缘热击穿电压确定装置，其特征在于，所述获取不考虑泄漏电流时电缆绝缘径向r处的初始温度分布和所述电缆绝缘的当前泄漏电流包括：
采用如下公式计算所述初始温度分布：
<mrow>
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采用如下公式计算所述当前泄漏电流：
其中，T(r)为所述初始温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，I为所述当前泄漏电流，为所述电缆绝缘径向r处的电位。
13.根据权利要求10所述的电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，所述计算模块包括：
获取单元，用于获取所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、电缆导体温度以及所述电缆导体与电缆的金属护套之间的电压差；
第一计算单元，用于根据所述电缆的负载电流、所述电缆绝缘的导热系数、所述电缆导体的导体电阻率、所述电缆导体温度、所述电压差以及所述当前泄漏电流计算所述当前温度分布。
14.根据权利要求13所述的电缆绝缘热击穿电压确定装置，其特征在于，
采用如下公式计算所述当前温度分布：
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4
其中，T′(r)为所述当前温度分布，rc为所述电缆导体的导体半径，rio为所述电缆绝缘的外半径，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，U为所述电缆导体与所述电缆的金属护套之间的电压差，I为所述当前泄漏电流。
15.根据权利要求10所述的电缆绝缘热击穿电压确定装置，其特征在于，所述根据电缆的负载电流和所述当前温度确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压包括：
采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
<mrow>
<msubsup>
<mi>U</mi>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>c</mi>
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<mn>2</mn>
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其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′(r)为所述当前温度分布，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σ为所述初始电导率。
16.根据权利要求11所述的电缆绝缘热击穿电压确定装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：
第二计算单元，用于根据所述当前温度分布计算所述电缆绝缘的下一电导率；
第三计算单元，用于根据所述下一电导率计算所述电缆绝缘的下一泄漏电流；
确定单元，用于根据所述电缆的负载电流和所述下一泄漏电流确定所述下一温度分布。
17.根据权利要求16所述的电缆绝缘热击穿电压确定装置，其特征在于，
采用如下公式计算所述下一电导率：
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采用如下公式计算所述下一泄漏电流：
采用如下公式计算所述下一温度分布：
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其中，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一电导率，n为非负整数，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布，In+1为第n+1次迭代计算得到的所述下一泄漏电流，T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，Tc为所述电缆导体的温度，Ts为电缆的金属护套温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，A、B分别是由所述电缆绝缘的绝缘材料特性确定的常数，φ为所述电缆绝缘的活化能，kB为玻尔兹曼常数，E为所述电缆绝缘的电场强度，为所述电缆绝缘径向r处的电位。
18.根据权利要求11所述的电缆绝缘热击穿电压确定方法，其特征在于，所述根据所述电缆的负载电流和所述下一温度分布确定所述电缆绝缘的最高热击穿电压包括：
采用如下公式计算所述最高热击穿电压：
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</mrow>
其中，为所述最高热击穿电压，Tcmax为所述电缆导体的最大工作温度，Ts为所述电缆金属护套温度，T′n+1(r)为第n+1次迭代计算得到的所述下一温度分布，且ΔT＝|T′n+1(r)-T′n(r)|≤Δθ，T′n(r)为进行第n+1次迭代时的所述当前温度分布，Δθ为所述预设阈值，n为非负整数，K为所述电缆绝缘的导热系数，IL为所述负载电流、Rco为所述导体电阻率，α为所述电缆导体电阻温度系数，Tc为所述电缆导体温度，rio为所述电缆绝缘的外半径，rc为所述电缆导体的导体半径，σn+1为第n+1次迭代计算得到的所述电缆绝缘的下一电导率。
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