CN108492920B - 直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流电缆及直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，该直流电缆包括：导体、绝缘内屏蔽层、绝缘层、绝缘外屏蔽层、金属护套层、金属护套层保护层、故障电流限制层以及外护层，其中，绝缘内屏蔽层设置于导体上，绝缘层设置于绝缘内屏蔽层上，绝缘外屏蔽层设置于绝缘层上，金属护套层设置于绝缘外屏蔽层上，金属护套层保护层设置于金属护套层上，故障电流限制层设置于金属护套层保护层上，外护层设置于故障电流限制层上。当直流输电线路正常运行时，电流流经直流电缆导体；当直流输电线路故障时，高频故障电流流经故障电流限制层，从而减缓故障电流的上升速度并减少直流电流幅值，这样无需增加电流限制设备，降低了成本。

Description

直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，具体涉及一种直流电缆及直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法。

背景技术

目前，直流输电是解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。直流输电将送端交流电通过换流器变成直流电，然后通过直流输电线路送至受电端并通过换流器变成交流电，最终注入交流电网。相对交流输电来说，直流输电具有输送灵活、能够实现快速控制、损耗小、输电线路成本低、能够节约输电走廊、环境兼容好等优点，直流输电已成为了未来电网发展的重要方向。

但是由于直流电网具有“低惯量、低阻抗”的特性，在发生直流侧短路故障后，直流电网内的储能元件能量快速释放，直流故障电流呈现两个特征：(1)直流故障电流上升迅速、幅值大；故障电流上升迅速且幅值大，故障电流在100μs的数量级可能上升到最大值，最大故障电流甚至超过额定电流的10倍，严重危害直流电网中的各个设备，直流电网需要在几个毫秒内完成故障电流检测并隔离故障。(2)直流故障没有过零点；交流断路器技术成熟，最大遮断容量接近63kA，但由于直流故障电流无过零点，现有的交流断路器不能满足隔离直流故障电流的要求。

针对上述现有技术中的不足，为了减缓故障电流的上升速度，可增加设备阻抗参数，如：针对常规直流输电系统增加换流变压器短路阻抗、直流线路平波电抗器阻抗；针对柔性直流输电系统增加联接变压器短路阻抗、桥臂电抗器、直流线路平波电抗器阻抗等措施；或者采用基于高速机械开关的直流断路器、基于纯电力电子器件的固态断路器和基于二者结合的混合式断路器或限流器等。这些方法虽然解决了直流故障电流上升速度迅速、直流故障电流幅值高、直流故障电流无过零点等问题，但是存在设备投资成本过高、换流站占地过大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种直流电缆以及直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，以解决现有技术中直流输电线路故障时，为了减缓故障电流的上升速度以及直流故障电流无过零点而增加电流限制设备，导致成本高的问题。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明实施例提供一种直流电缆，包括：导体、绝缘内屏蔽层、绝缘层、绝缘外屏蔽层、金属护套层、金属护套层保护层、故障电流限制层以及外护层，其中，所述绝缘内屏蔽层设置于所述导体上，所述绝缘层设置于所述绝缘内屏蔽层上，所述绝缘外屏蔽层设置于所述绝缘层上，所述金属护套层设置于所述绝缘外屏蔽层上，所述金属护套层保护层设置于所述金属护套层上，所述故障电流限制层设置于所述金属护套层保护层上，所述外护层设置于所述故障电流限制层上。

可选地，所述故障电流限制层的材料的相对磁导率大于4000。

可选地，还包括：阻水缓冲层，所述阻水缓冲层设置于所述绝缘外屏蔽层和所述金属护套层之间。

本发明实施例还提供一种直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，应用于上述任一所述的直流电缆，包括如下步骤：

获取直流输电系统的运行参数、直流电缆的特征参数以及所述直流电缆的预设结构参数；

根据所述运行参数、所述特征参数以及所述预设结构参数得到所述直流电缆的第一故障参数；

获取直流电缆的绝缘材料性能参数；

根据所述第一故障参数和所述绝缘材料性能参数得到所述直流电缆的最终结构参数；

获取所述直流电缆的预设故障电流限制层的厚度；

根据所述运行参数、所述特征参数、所述最终结构参数以及所述预设故障电流限制层的厚度得到所述直流电缆的第二故障参数；

根据所述第二故障参数计算所述直流电缆的最终故障电流限制层的厚度。

可选地，所述运行参数包括直流输电系统的额定运行电压、额定传输电流以及主设备关键参数；和/或，所述特征参数包括直流电缆的长度以及材料参数；和/或，所述结构参数包括直流电缆的导体外径、绝缘层厚度以及金属护套层厚度；和/或，所述绝缘材料性能参数包括穿场强、电导率以及寿命指数。

可选地，所述第一故障参数包括各类故障在直流电缆上产生的操作过电压、雷电过电压以及高频故障电流频率；和/或，所述第二故障参数包括各类故障在直流电缆上产生的操作过电压、雷电过电压以及高频故障电流频率。

可选地，根据所述第一故障参数和所述绝缘材料性能参数得到所述直流电缆的最终结构参数的步骤中，包括：根据所述第一故障参数和所述绝缘材料性能参数得到计算结构参数；判断所述计算结构参数是否大于所述预设结构参数；当所述计算结构参数等于或小于所述预设结构参数时，将所述计算结构参数作为最终结构参数；当所述计算结构参数大于所述预设结构参数时，在所述计算结构参数的基础上增加第一阈值得到新的计算结构参数，将所述预设结构参数更新为所述新的计算结构参数。

可选地，根据所述第二故障参数计算所述直流电缆的最终故障电流限制层的厚度的步骤中，包括：根据所述第二故障参数计算趋肤效应的趋肤厚度；判断所述趋肤厚度是否大于所述预设故障电流限制层的厚度；当所述趋肤厚度等于或小于所述预设故障电流限制层的厚度时，将所述趋肤厚度作为最终故障电流限制层的厚度；当所述趋肤厚度大于所述预设故障电流限制层的厚度时，在所述趋肤厚度的基础上增加第二阈值得到新的趋肤厚度，将所述预设故障电流限制层的厚度更新为所述新的趋肤厚度。

可选地，通过如下公式得到所述趋肤厚度，

其中，Δ为趋肤厚度，其单位为m；ω为角频率，其单位为rad/s，ω＝2πf，f为高频故障电流频率；σ为电导率，其单位为S/m；μ为磁导率，单位为H/m。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供了一种直流电缆，包括：导体、绝缘内屏蔽层、绝缘层、绝缘外屏蔽层、金属护套层、金属护套层保护层、故障电流限制层以及外护层，其中，所述绝缘内屏蔽层设置于所述导体上，所述绝缘层设置于所述绝缘内屏蔽层上，所述绝缘外屏蔽层设置于所述绝缘层上，所述金属护套层设置于所述绝缘外屏蔽层上，所述金属护套层保护层设置于所述金属护套层上，所述故障电流限制层设置于所述金属护套层保护层上，外护层设置于所述故障电流限制层上。当直流输电线路正常运行时，电流流经直流电缆导体；当直流输电线路故障时，高频故障电流流经故障电流限制层，从而减缓故障电流的上升速度并减少直流电流幅值，这样无需增加电流限制设备，降低了成本。

2.本发明实施例提供了一种直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，该方法包括如下步骤：获取直流输电系统的运行参数、直流电缆的特征参数以及所述直流电缆的预设结构参数；根据所述运行参数、所述特征参数以及所述预设结构参数得到所述直流电缆的第一故障参数；获取直流电缆的绝缘材料性能参数；根据所述第一故障参数和所述绝缘材料性能参数得到所述直流电缆的最终结构参数；获取所述直流电缆的预设故障电流限制层的厚度；根据所述运行参数、所述特征参数、所述最终结构参数以及所述预设故障电流限制层的厚度得到所述直流电缆的第二故障参数；根据所述第二故障参数计算所述直流电缆的最终故障电流限制层的厚度。通过上述方法进行故障电流限制层的厚度设计，使得直流电缆的厚度与应用场景更加匹配，节约生产成本。

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是根据本发明实施例的直流电缆的一个具体示例的结构图；

图2是根据本发明实施例的直流电缆的另一个具体示例的结构图；

图3是根据本发明实施例的直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法的一个具体示例的流程图；

图4是根据本发明实施例的直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法的另一个具体示例的流程图；

图5是根据本发明实施例的直流陆地电缆导体、绝缘层及金属护套层参数确定流程图；

图6是根据本发明实施例的直流陆地电缆故障电流限制层厚度确定流程图。

附图标记：

1、导体；2、绝缘内屏蔽层；3、绝缘层；4、绝缘外屏蔽层；5、金属护套层；6、金属护套层保护层；7、故障电流限制层；8、外护层；9、阻水缓冲层。

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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。

本实施例中提供一种直流电缆，如图1所示，包括：导体1、绝缘内屏蔽层2、绝缘层3、绝缘外屏蔽层4、金属护套层5、金属护套层保护层6、故障电流限制层7以及外护层8，其中，绝缘内屏蔽层2设置于导体1上，绝缘层3设置于绝缘内屏蔽层2上，绝缘外屏蔽层4设置于绝缘层3上，金属护套层5设置于绝缘外屏蔽层4上，金属护套层保护层6设置于金属护套层5上，故障电流限制层7设置于金属护套层保护层6上，外护层8设置于故障电流限制层7上。

在本实施例中，导体1由电工用铜或铝或银或者合金等制作而成；绝缘内屏蔽层2采用半导电材料制成；绝缘层3采用交联聚乙烯材料或其他绝缘材料制成，绝缘层3的厚度取决于绝缘材料性能及系统的额定直流电压、操作过电压及雷电冲击电压；绝缘外屏蔽层4采用半导电材料制成；金属护套层5具有纵向阻水及承担短路电流功能，根据直流电缆的使用环境优选用铝护套或铅护套等金属护套；金属护套层保护层6采用聚乙烯材料制成，保护金属护套层5；故障电流限制层7采用具有高磁导率性能的材料制成，承担高频故障电流；外护层8采用高密度聚乙烯材料制备而成，具有缓冲功能；当然，在其它实施例中，直流电缆各层的材料可根据需要合理设置。

根据直流故障电流的大小确定直流电缆故障电流限制层7承担故障电流时所需呈现出的电感值L，根据公式

μ为磁导率(H/m)；r_out为故障电流限制层7的外半径；r_in为故障电流限制层7的内半径，可计算得出故障电流限制层7的材料的最小磁导率，进而可以得到相对磁导率。在本实施例中，当故障电流为15kA时，故障电流限制层7的材料的相对磁导率大于5000。

为了更好地实现阻水功能，在上述直流电缆的基础上，如图2所示，还包括：设置于绝缘外屏蔽层4和金属护套层5之间的阻水缓冲层9，阻水缓冲层9采用半导电阻水膨胀带，用以实现电缆纵向阻水功能。

上述直流电缆，当直流输电线路故障时，利用趋肤效应原理让高频故障电流流经直流电缆绝缘层外的具有高磁导率性能的故障电流限制层，此时，直流电缆呈现出大电感，从而减缓直流线路故障电流的上升速度，并减少直流电流幅值；当直流输电线路正常运行时，直流线路电流流经直流电缆导体而不流经具有高磁导率性能的故障电流限制层；解决了直流故障电流上升速度迅速、直流故障电流幅值高、直流故障电流无过零点等问题。由于上述电缆本身具有直流限流功能，因此，无需额外增加电流限制设备，降低了生产成本。

上述直流电缆具有如下特点：①稳态直流电流流经直流电缆导体1，具有高磁导率性能的故障电流限制层7不影响直流系统的稳态运行；②直流输电系统故障运行时，根据趋肤效应理论，直流侧的高频故障电流流经具有高磁导率性能的故障电流限制层7，此时具有高磁导率性能的故障电流限制层7呈现出大电感，能有效抑制直流故障电流的上升速度，并降低直流电流幅值；③直流故障电流的抑制效果随着带有高磁导率性能的故障电流限制层7的直流电缆长度增加而愈加明显；④具有故障电流限制功能的直流电缆抑制故障直流故障电流没有时滞效应；⑤具有故障电流限制功能的直流电缆抑制故障直流故障电流效果与系统的控制保护系统无关；⑥具有高磁导率性能的故障电流限制层7作为故障电流限制的关键部件因处于地电位，无需考虑其绝缘设计；⑦理论上为交流断路器在采用具有高磁导率性能的故障电流限制层7的直流电缆系统中的应用提供了可能。

在本实施例中还提供了一种直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，图3是根据本发明实施例的故障电流限制层厚度计算方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

S1：获取直流输电系统的运行参数、直流电缆的特征参数以及直流电缆的预设结构参数。

在本实施例中，运行参数包括直流输电系统的额定运行电压、额定传输电流以及主设备关键参数，其中的主设备关键参数包括阻抗参数；特征参数包括直流电缆的长度以及材料参数，其中的材料参数主要包括电阻率；预设结构参数包括直流电缆的预设导体外径、预设绝缘层厚度以及预设金属护套层厚度；当然，在其它实施例中，运行参数还可以包括额定传输容量等，特征参数还可以包括额定电压、操作过电压及雷电过电压等，预设结构参数还可以包括内外屏蔽层厚度等，根据需要合理设置即可。

在本实施例中，预设导体外径为49.5mm、预设绝缘层厚度为26mm、预设金属护套层厚度为3mm。

根据直流输电系统额定运行电压、额定传输电流及直流输电系统主参数关键参数，直流电缆长度及直流电缆绝缘材料参数，首先根据直流输电工程需求确定直流电缆导体材料；然后根据直流电缆设计经验初步估算直流电缆导体外径、直流电缆绝缘厚度及金属护套层等相关参数。

S2：根据运行参数、特征参数以及预设结构参数得到直流电缆的第一故障参数。

在本实施例中，第一故障参数包括各类故障在直流电缆上产生的操作过电压、雷电过电压以及高频故障电流频率；当然，在其它实施例中，第一故障参数还可以为预设结构参数，根据需要合理设置即可。

假设直流输电工程在各类故障工况下，理论分析及建模仿真各类故障在直流电缆上产生的操作过电压、雷电过电压及高频故障电流的振荡频率，所采用的模型为贝杰龙(Bergeron)模型。

S3：获取直流电缆的绝缘材料性能参数。

在本实施例中，绝缘材料性能参数包括穿场强、电导率以及寿命指数。

S4：根据第一故障参数和绝缘材料性能参数得到直流电缆的最终结构参数。

根据直流电缆绝缘材料性能参数(含击穿场强、电导率、寿命指数)，借助直流电缆电场、温度场仿真专业软件，迭代优化直流电缆导体、绝缘层及金属护套层尺寸参数。

作为一种具体的实施方式，上述步骤S4如图4所示，包括：

S41：根据第一故障参数和绝缘材料性能参数得到计算结构参数。

S42：判断计算结构参数是否大于预设结构参数。

S43：当计算结构参数等于或小于预设结构参数时，将计算结构参数作为最终结构参数。

S44：当计算结构参数大于预设结构参数时，在计算结构参数的基础上增加第一阈值得到新的计算结构参数，将预设结构参数更新为新的计算结构参数，返回步骤S1。

在本实施例中，第一阈值设置为20％的裕度，比如计算的厚度为5mm，则增加的第一阈值后的厚度应该为6mm；当然，在其它实施例中，第一阈值的裕度也可以为其它值，如10％的裕度或30％的裕度等，根据需要合理设置即可。

S5：获取直流电缆的预设故障电流限制层的厚度。在本实施例中，预设故障电流限制层的厚度优选范围为5.5mm-6.5mm，本实施例中选取6mm。

S6：根据运行参数、特征参数、最终结构参数以及预设故障电流限制层的厚度得到直流电缆的第二故障参数。

在本实施例中，第二故障参数包括各类故障在直流电缆上产生的操作过电压、雷电过电压以及高频故障电流频率。

假设直流输电工程在各类故障工况下，理论分析及建模仿真各类故障在直流电缆上产生的操作过电压、雷电过电压及高频故障电流的振荡频率，所采用的模型为贝杰龙(Bergeron)模型。

S7：根据第二故障参数计算直流电缆的最终故障电流限制层的厚度。

作为一种具体的实施方式，上述步骤S7如图4所示，包括：

S71：根据第二故障参数计算趋肤效应的趋肤厚度。

通过如下公式得到趋肤厚度，

其中，Δ为趋肤厚度(穿透深度)，单位为m；ω为角频率，ω＝2πf(rad/s)，f为高频故障电流频率；σ为电导率，单位为S/m。

S72：判断趋肤厚度是否大于预设故障电流限制层的厚度。

S73：当趋肤厚度等于或小于预设故障电流限制层的厚度时，将趋肤厚度作为最终故障电流限制层的厚度；

S74：当趋肤厚度大于预设故障电流限制层的厚度时，在趋肤厚度的基础上增加第二阈值得到新的趋肤厚度，将预设故障电流限制层的厚度更新为新的趋肤厚度，返回步骤S5。

在本实施例中，第二阈值设置为20％的裕度，比如计算的趋肤厚度为5mm，则增加的第二阈值后的得到的新的趋肤厚度应该为6mm；当然，在其它实施例中，第二阈值的裕度还可以为其它值，如10％的裕度或30％的裕度等，根据需要合理设置即可。

根据直流电缆的实际应用情况，通过上述步骤得到直流电缆的各层厚度，使得直流电缆的厚度与应用场景更加匹配，节约生产成本。

图5为直流陆地电缆导体、绝缘层及金属护套层参数确定流程图，图6为直流陆地电缆故障电流限制层厚度确定流程图。如图5和图6所示，首先确定直流输电系统额定运行电压、额定传输容量或额定传输电流及直流输电系统主参数关键参数，直流电缆长度及直流电缆绝缘材料参数；根据直流输电工程需求确定直流电缆导体材料；根据直流电缆设计经验初步估算直流电缆导体外径、直流电缆绝缘厚度及金属护套层等相关参数。其次，假设直流输电工程在各类故障工况下，理论分析及仿真各类故障在直流电缆上产生的操作过电压、雷电过电压及高频故障电流的振荡频率。然后，参照传统直流电缆设计方法，根据直流电缆绝缘材料性能参数(含击穿场强、电导率、寿命指数等)，借助直流电缆电场、温度场仿真专业软件，迭代优化直流电缆导体、绝缘材料及金属护套层尺寸参数。之后，在确定高频故障电流的基础上，根据高磁导率材料磁导率及电导率参数，计算高频电流趋肤深度。最后，将上述步骤确定的高频电流趋肤深度进行优化，更新直流电缆尺寸参数，重新仿真确定直流输电系统中直流电缆操作过电压、雷电过电压及高频电流频率，直至得到最终的高磁导率材料的厚度。根据高频故障电流在具有高磁导率性能的材料层的趋肤深度，初步确定具有高磁导率性能的材料层的厚度。由于具有高磁导率性能的材料层的厚度对直流电缆系统参数变化敏感，因此，需结合初步确定的直流电缆结构及材料参数，及已确定的直流输电工程用的直流电缆长度、直流输电系统主设备参数，对各类故障工况下直流电缆故障电流幅值及频率进行迭代仿真，优化具有高磁导率性能的材料层的趋肤深度。

在本实施例中提出了采用利用具有高磁导率性能的材料的方法实现对直流故障电流的抑制；改变带有高磁导率性能的材料层的直流电缆结构不影响对直流故障电流抑制的最终效果；限制直流故障电流的效果与适用带有高磁导率性能的材料层的直流电缆长度有关；可适用于直流陆地电缆和直流海底电缆；可适应常规直流输电系统及柔性直流输电系统；交流断路器用于在具有高磁导率性能的材料层的直流电缆系统中的应用。

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 (6)

1.一种直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，其特征在于，

直流电缆，包括：导体(1)、绝缘内屏蔽层(2)、绝缘层(3)、绝缘外屏蔽层(4)、金属护套层(5)、金属护套层保护层(6)、故障电流限制层(7)以及外护层(8)，其中，所述绝缘内屏蔽层(2)设置于所述导体(1)上，所述绝缘层(3)设置于所述绝缘内屏蔽层(2)上，所述绝缘外屏蔽层(4)设置于所述绝缘层(3)上，所述金属护套层(5)设置于所述绝缘外屏蔽层(4)上，所述金属护套层保护层(6)设置于所述金属护套层(5)上，所述故障电流限制层(7)设置于所述金属护套层保护层(6)上，所述外护层(8)设置于所述故障电流限制层(7)上；

直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法包括如下步骤：

获取直流输电系统的运行参数、直流电缆的特征参数以及所述直流电缆的预设结构参数；

根据所述运行参数、所述特征参数以及所述预设结构参数得到所述直流电缆的第一故障参数；

获取直流电缆的绝缘材料性能参数；

根据所述第一故障参数和所述绝缘材料性能参数得到所述直流电缆的最终结构参数；

获取所述直流电缆的预设故障电流限制层的厚度；

根据所述运行参数、所述特征参数、所述最终结构参数以及所述预设故障电流限制层的厚度得到所述直流电缆的第二故障参数；

根据所述第二故障参数计算所述直流电缆的最终故障电流限制层的厚度。

2.根据权利要求1所述的直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，其特征在于，所述运行参数包括直流输电系统的额定运行电压、额定传输电流以及主设备关键参数；和/或，

所述特征参数包括直流电缆的长度以及材料参数；和/或，

所述结构参数包括直流电缆的导体外径、绝缘层厚度以及金属护套层厚度；和/或，

所述绝缘材料性能参数包括穿场强、电导率以及寿命指数。

3.根据权利要求1所述的直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，其特征在于，所述第一故障参数包括各类故障在直流电缆上产生的操作过电压、雷电过电压以及高频故障电流频率；和/或，

所述第二故障参数包括各类故障在直流电缆上产生的操作过电压、雷电过电压以及高频故障电流频率。

4.根据权利要求1所述的直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，其特征在于，根据所述第一故障参数和所述绝缘材料性能参数得到所述直流电缆的最终结构参数的步骤中，包括：

根据所述第一故障参数和所述绝缘材料性能参数得到计算结构参数；

判断所述计算结构参数是否大于所述预设结构参数；

当所述计算结构参数等于或小于所述预设结构参数时，将所述计算结构参数作为最终结构参数；

当所述计算结构参数大于所述预设结构参数时，在所述计算结构参数的基础上增加第一阈值得到新的计算结构参数，将所述预设结构参数更新为所述新的计算结构参数。

5.根据权利要求2所述的直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，其特征在于，根据所述第二故障参数计算所述直流电缆的最终故障电流限制层的厚度的步骤中，包括：

根据所述第二故障参数计算趋肤效应的趋肤厚度；

判断所述趋肤厚度是否大于所述预设故障电流限制层的厚度；

当所述趋肤厚度等于或小于所述预设故障电流限制层的厚度时，将所述趋肤厚度作为最终故障电流限制层的厚度；

当所述趋肤厚度大于所述预设故障电流限制层的厚度时，在所述趋肤厚度的基础上增加第二阈值得到新的趋肤厚度，将所述预设故障电流限制层的厚度更新为所述新的趋肤厚度。

6.根据权利要求5所述的直流电缆的故障电流限制层厚度计算方法，其特征在于，通过如下公式得到所述趋肤厚度，

其中，Δ为趋肤厚度，其单位为m；ω为角频率，其单位为rad/s，ω＝2πf，f为高频故障电流频率；σ为电导率，其单位为S/m；μ为磁导率，单位为H/m。

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