一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，所述计算方法包括下列步骤：S1、确定导体的规格尺寸和主要技术参数；S2、考虑轴向电流修正的单相导体内，各导体之间互感与自感的计算；S3、三相系统内各导体的自感抗和互感抗的计算；S4、各层电流分布的计算。该方法考虑导线内部各导线之间的磁场耦合作用，能够准确的计算流过导线各层导体的电流，并能准确的反映各层导体之间的相位关系。

A method for calculating the stratified current of overhead conductors with the correction of the circumferential current

The invention discloses a calculation method of loop overhead conductor current to the current hierarchical modified consideration, the method comprises the following steps: S1, determine the conductor size and main technical parameters; S2, considering the axial current in single-phase conductor correction, mutual inductance and inductance calculation between conductors; calculating the resistance the conductor S3, three-phase system in self inductance and mutual inductance resistance; calculation of S4, each layer of current distribution. The method considers the magnetic field coupling between the wires in the wire, and can accurately calculate the current of conductor passing through each conductor of the conductor, and can accurately reflect the phase relation between the conductors.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法
本专利技术涉及架空导线交流电阻计算的
，具体涉及一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法。
技术介绍
输电线路的损耗主要由电阻损耗组成，我国交流线路占输电线路的比重很大，而且随着经济的发展，输电量一直保持增长势头，因此由交流输电造成的损耗变得由为可观，同时对交流电阻计算结果的准确性变得非常必要。在交流电作用下，交流电阻相比直流电阻增加主要由绞线的集肤效应、邻近效应和涡流损耗和磁滞损引起。目前关于架空导线交流电阻的计算方法主要有Morgan公式和JCS0374标准两种计算方法。JCS0374方法通过各种类型导线的实验数据拟合得到，Morgan计算公式以理论推导为依据，然而在计算磁滞损耗和涡流损耗时，忽略了导体的轴向电流并假设电流在铝导体中均匀分布。根据架空导线的制造工艺，各层绞线的绞和方向相反，已使得各层导线的轴向磁场有所减弱，但残存的磁场强度通常由于钢芯磁滞和涡流引起显著的能力损耗，导致交流电阻的增加。所以准确计算磁滞损耗和涡流损耗对准确计算交流电阻至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，该计算方法准确考虑了绞线型导线实际的结构尺寸，能够用于修正绞线型导线的交流电阻。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，所述计算方法包括：S1、确定导体的规格尺寸和技术参数，该步骤具体为：S101、确定架空导线层数、各层导体数、各层导体的节径比Ki和螺升角；S102、确定各层导体材料和相应的电阻率和磁导率；S2、单相导体内各导体之间互感与自感的计算，该步骤具体为：S201、计算单相第i层导体与第j层导体之间的互感以及自感；S202、计算考虑环向电流的影响的单相第i层导体与第j层导体之间的互感以及自感；S3、计算三相系统内各层导体的自感抗和互感抗，该步骤具体为：S301、计算三相系统中，A相导体第i层导线与第j层导线总的互感抗；S302、计算三相系统中，A相导体第i层导线自感抗；S4、各层导体电流分布的计算。进一步地，所述步骤S101具体如下：对导线进行编号，三相导线每一相均有m层，由内到外分别编为1、2…m，每层导线有n根导体，每层内部的导线之间不做区分，三相仅在推导时以下标a、b、c区分；确定架空导线半径、每根导体的半径；确定每层导体的节径比、螺升角；对于电流用表示第i层的总的电流，用表示第i层内部一个导线上的电流，即其中，n为第i层中的导体数，仅在结果分析中出现以比较肌肤效应的影响。进一步地，所述步骤S102具体如下：根据架空导线是钢芯铝绞线、铝绞线和铜导线确定各种导体的电阻率和磁导率。进一步地，所述步骤S201具体如下：计算单相第i层导体与第j层导体之间的互感如下：式中，其中，m为第i层中导体的数目，n为第j层中导体的数目，Dij为第i层与第j层之间各个导体距离的几何平均值，ri为第i层的单根导体的圆心距离导线中心的距离，rj为第j层的单根导体的圆心距离导线中心的距离，θik-θji为i层第k个导体的圆心与j层第l个导体的圆心相对于导线总的圆心所张开的角度；计算单相第i层导体的互感如下：式中，其中，m为第i层中导体的数目，Dii为第i层内各个导体距离的几何平均值，ri为第i层的单根导体的圆心距离导线中心的距离，θik-θi1为i层第k个导体的圆心与i层第1个导体的圆心相对于导线总的圆心所张开的角度，req为i层第一个导体的等值半径。进一步地，所述步骤S202具体如下：由于钢芯部分电流较小，在考虑环向电流进行修正的时候忽略其影响。设第i层绞线的节径比为Ki，第j层绞线的节径比为Kj，则第i层绞线与导线轴线之间的夹角如下：第j层绞线与导线轴线之间的夹角如下：计算单位长度导体环向电流引起的自阻抗与互阻抗，其中，自阻抗如下：式中，Ai为i层单位长度铝导体的面积，式中，Aj为i层单位长度铝导体的面积，互阻抗如下：式中，Aij为ij层单位长度铝导体面积。进一步地，所述步骤S301具体如下：设该系统中电流三相对称，即iai+ibi+ici＝0，导线经过轮换后三相对称并且线间等值距离为Deq，并且认为线间距离远大于一相导线内各根绞线之间的距离，则对于A相第i层导体由第j层导体中的电流产生的磁链：在三相对称系统中A相第i层导线与A相第j层导线之间总的互感如下：在三相对称系统中A相第i层导线与A相第j层导线之间总的互感抗如下：进一步地，所述步骤S302具体如下：令互感抗其中，令i＝j可得到第i层导体的自感抗进一步地，所述步骤S4具体如下：设一相内由内到外各层的电阻分别为r1、r2、r3…rm，取单位长度的导线，在该段导线上的各层的电压降应该相等，记为V，则有V＝r1i1+j(X11i1+X12i2+X13i3+...X1mim)V＝r2i2+j(X21i1+X22i2+X23i3+...X2mim)V＝r3i1+j(X31i1+X32i2+X3'3i3+...X3'mim)...V＝rmi1+j(Xm1i1+Xm2i2+X'm3i3+...X'mmim)式中：X'33＝X33sinθ3+Xh3cosθ3X'44＝X44sinθ4+Xh4cosθ4X'34＝X34sinθ4+Xh34cosθ4X'43＝X43sinθ3+Xh43cosθ3将上式联立，消去V可得记则当使用相量表示时通过上述求解可以得到各层电流之间的比例，再加上以及各相导体之间的距离Deq即算出各层的电流分布。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术公开的一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，在考虑各导体之间电磁耦合效应的情况，以及环向电流磁场影响下，推导出流过每层导体的电流幅值和相位，在计算流过导线各层导体的电流的同时，还能准确的反映各层导体之间的相位关系。附图说明图1是本实施例公开的一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一本实施例结合LGJ300/40型导线为计算对象，提出一种架空线分层电流计算方法，但该方法并不局限于LGJ300/40型导线，LGJ300/40型导线的2D截面图由四层组成，由内到外分别是圆心位于中心半径为1.33mm的一根钢芯、圆心间隔均匀分布在半径为2.66mm的圆上半径为1.33mm的六根钢芯、圆心间隔均匀分布在半径为5.985mm的圆上半径为1.995mm的九根铝芯、圆心间隔均匀分布在半径为9.975mm的圆上半径为1.995mm的根十五根铝芯。S1、确定导体的规格尺寸和主要技术参数，该步骤又包括下列子步骤；S101、确定架空导线层数、各层导体数、各层导体的节径比Ki和螺升角，以及主要的技术参数。LGJ300/40型导线的2D截面图由四层组成，由内到外分别是圆心位于中心半径为1.33m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：S1、确定导体的规格尺寸和技术参数，该步骤具体为：S101、确定架空导线层数、各层导体数、各层导体的节径比Ki和螺升角；S102、确定各层导体材料和相应的电阻率和磁导率；S2、单相导体内各导体之间互感与自感的计算，该步骤具体为：S201、计算单相第i层导体与第j层导体之间的互感以及自感；S202、计算考虑环向电流的影响的单相第i层导体与第j层导体之间的互感以及自感；S3、计算三相系统内各层导体的自感抗和互感抗，该步骤具体为：S301、计算三相系统中，A相导体第i层导线与第j层导线总的互感抗；S302、计算三相系统中，A相导体第i层导线自感抗；S4、各层导体电流分布的计算。

【技术特征摘要】
1.一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：S1、确定导体的规格尺寸和技术参数，该步骤具体为：S101、确定架空导线层数、各层导体数、各层导体的节径比Ki和螺升角；S102、确定各层导体材料和相应的电阻率和磁导率；S2、单相导体内各导体之间互感与自感的计算，该步骤具体为：S201、计算单相第i层导体与第j层导体之间的互感以及自感；S202、计算考虑环向电流的影响的单相第i层导体与第j层导体之间的互感以及自感；S3、计算三相系统内各层导体的自感抗和互感抗，该步骤具体为：S301、计算三相系统中，A相导体第i层导线与第j层导线总的互感抗；S302、计算三相系统中，A相导体第i层导线自感抗；S4、各层导体电流分布的计算。2.根据权利要求1所述的一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，其特征在于，所述步骤S101具体如下：对导线进行编号，三相导线每一相均有m层，由内到外分别编为1、2…m，每层导线有n根导体，每层内部的导线之间不做区分，三相仅在推导时以下标a、b、c区分；确定架空导线半径、每根导体的半径；确定每层导体的节径比、螺升角；对于电流用表示第i层的总的电流，用表示第i层内部一个导线上的电流，即其中，n为第i层中的导体数，仅在结果分析中出现以比较肌肤效应的影响。3.根据权利要求1所述的一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，其特征在于，所述步骤S102具体如下：根据架空导线是钢芯铝绞线、铝绞线和铜导线确定各种导体的电阻率和磁导率。4.根据权利要求1所述的一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，其特征在于，所述步骤S201具体如下：计算单相第i层导体与第j层导体之间的互感如下：式中，其中，m为第i层中导体的数目，n为第j层中导体的数目，Dij为第i层与第j层之间各个导体距离的几何平均值，ri为第i层的单根导体的圆心距离导线中心的距离，rj为第j层的单根导体的圆心距离导线中心的距离，θik-θji为i层第k个导体的圆心与j层第l个导体的圆心相对于导线总的圆心所张开的角度；计算单相第i层导体的互感如下：式中，其中，m为第i层中导体的数目，Dii为第i层内各个导体距离的几何平均值，ri为第i层的单根导体的圆心距离导线中心的距离，θik-θi1为i层第k个导体的圆心与i层第1个导体的圆心相对于导线总的圆心所张开的角度，req为i层第一个导体的等值半径。5.根据权利要求1所述的一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，其特征在于，所述步骤S202具体如下：设第i层绞线的节径比为Ki，第j层绞线的节径比为Kj，则第i层绞线与导线轴线之间的夹角如下：第j层绞线与导线轴线之间的夹角如下：计算单位长度导体环向电流引起的自阻抗与互阻抗，其中，自阻抗如下：式中，Ai为i层单位长度铝导体的面积，式中，Aj为i层单位长度铝导体的面积，互阻抗如下：式中，Aij为ij层单位长度铝导体面积。6.根据权利要求1所述的一种考虑环向电流修正的架空导线分层电流的计算方法，其特征在于，所述步骤S301具体如下：设该系统中电流三相对称，即iai+ibi+ici＝0，导线经过轮换后三相对称并且线间等值距离为Deq，并且认为线间距离远大于一相导线内各根绞线之间的距离，则对于A相第i层导体由第j层导体中的电流产生的磁链；在三相对称系统中A相第i层导线与A相第j层导线之间总的互感如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：李炀，刘刚，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44