CN105095651A - 铝合金芯铝绞线载流量简化计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金芯铝绞线载流量简化计算方法，利用导体的稳态热平衡方程和Morgan公式推导铝合金芯铝绞线载流量与钢芯铝绞线载流量的关系。整理出铝合金芯铝绞线相对钢芯铝绞线载流量的参考公式，可以通过钢芯铝绞线现有的载流量数据计算铝合金芯铝绞线的载流量。本发明方法数据可靠，计算简单，可以运用到工程实践中，解决铝合金芯铝绞线载流量快速计算的难题，其计算的快捷有效性保证了在输电线路安全可靠运行条件下最大限度地提高线路的输送容量，用于指导今后的线路性能分析工作。

Description

铝合金芯铝绞线载流量简化计算方法

技术领域

本发明属于输变电技术领域，特别是一种铝合金芯铝绞线载流量简化计算方法。

背景技术

铝合金芯铝绞线采用53％IACS的高强度铝镁硅铝合金替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和部分铝线，导线外部铝线与普通钢芯铝绞线的铝线相同。铝合金芯铝绞线因为具有电阻损耗低、无磁滞损耗、过载性能好、机械性能稳定等特点在近年来得到大规模推广运用，但其载流量计算一直是工程难点。

载流量计算是确定架空线路输送容量的理论基础，钢芯铝绞线的载流量是通过试验获得的交直流电阻等参数再根据导线服役的环境参数进行计算，针对不同型号不同环境温度下的钢芯铝绞线载流量均有参考值，方便工程应用。但是铝合金芯铝绞线的载流量计算没有交直流电阻等试验参数和参考载流量表，而且传统载流量计算方法计算步骤繁琐、计算周期长，不能适应工程应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种铝合金芯铝绞线载流量简化计算方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种铝合金芯铝绞线载流量简化计算方法，其特征在于包括步骤如下：

(1)将铝线平均绞入率λ_am(按各层铝线平均节距比计算)，铝单线直径d，铝线总根数N，代入铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线直流电阻关系式其中铝合金芯铝绞线参数以下标LH表示，钢芯铝绞线参数以下标G表示，求出两者直流电阻关系

(2)铝合金芯铝绞线无涡流和磁滞引起的电阻增量，因此

(3)将导线直径D，铝合金芯或钢芯直径d_s，导线之间距离s，铝单线直径d代入集肤和邻近效应引起的相对电阻增量关系式，公式如下：

$\frac{{\mathrm{\ΔR}}_2}{R_d}={\[\frac{(6D^3{d}_s-D^4-D^2{d}_s^2){\mathrm{\λz}}^2+(s^2{D}^2+s^2{d}_s^2)(z^2+16)+2s^2{\mathrm{Dd}}_s{z}^2-32s^2{\mathrm{Dd}}_s}{s^2{(D-d_s)}^2(z^2+16)+4s^2{\mathrm{Dd}}_s{z}^2}\]}^{-1/2}(1+\frac{7z^2}{315+3z^2})\·\[1-\frac{D-d_s}{2D}-\frac{56{(D-d_s)}^2}{(211+z^2)D^2}\]-1$

其中： $\mathrm{\λ}=1-\frac{D-d_s}{D}\·\[{(1+\frac{z^2}{4})}^{-1/4}+\frac{10(D-d_s)}{D(20+z^2)}\]$

$z=\frac{16\mathrm{\π}f{(D-d_s)}^2}{D(D^2-d_s^2)}\×{10}^{-9}$

将铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线的导线间距离S近似认为相等，将中的非线性部分进行线性拟合，求出

(4)将步骤(1)、(3)中求得的 代入两者交流电阻关系式： $\frac{R_{TLH}}{R_{TG}}={(1+\frac{{\mathrm{\ΔR}}_2}{R_d})}_{LH}/{(1+\frac{{\mathrm{\ΔR}}_2}{R_d})}_G\·\frac{R_{dLH}}{R_{dG}},$ 求出两者交流电阻关系

(5)利用导线直径D求出辐射热损耗关系

(6)将步骤(4)、(5)中求得的 代入载流量关系式：从而求得铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线载流量的关系

而且，铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210-42/19相对钢芯铝绞线JL/G1A-450/60-54/7的载流量简化公式为：I_LH＝1.42I_G。

本发明的优点和积极效果是：

通过铝合金芯铝绞线相对钢芯铝绞线载流量的参考公式，可以用现有钢芯铝绞线载流量数据计算出铝合金芯铝绞线载流量，该简化方法数据可靠，计算简单，运用到工程实践中解决了铝合金芯铝绞线载流量快速计算的难题，其计算的快捷有效性保证了在输电线路安全可靠运行条件下最大限度地提高线路的输送容量，用于指导今后的线路性能分析工作。

具体实施方式

以下对本发明实施例做进一步详述：需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其它实施方式，同样属于本发明保护的范围。

一种铝合金芯铝绞线载流量简化计算方法，包括步骤如下：

1、将铝线平均绞入率λ_am(按各层铝线平均节距比计算)，铝单线直径d，铝线总根数N，代入铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线直流电阻关系式其中铝合金芯铝绞线参数以下标LH表示，钢芯铝绞线参数以下标G表示，求出两者直流电阻关系

2、铝合金芯铝绞线无涡流和磁滞引起的电阻增量，因此

3、将导线直径为D，铝合金芯或钢芯直径为d_s，导线之间距离为s，铝单线直径为d代入集肤和邻近效应引起的相对电阻增量关系式：

$\frac{{\mathrm{\ΔR}}_2}{R_d}={\[\frac{(6D^3{d}_s-D^4-D^2{d}_s^2){\mathrm{\λz}}^2+(s^2{D}^2+s^2{d}_s^2)(z^2+16)+2s^2{\mathrm{Dd}}_s{z}^2-32s^2{\mathrm{Dd}}_s}{s^2{(D-d_s)}^2(z^2+16)+4s^2{\mathrm{Dd}}_s{z}^2}\]}^{-1/2}(1+\frac{7z^2}{315+3z^2})\·\[1-\frac{D-d_s}{2D}-\frac{56{(D-d_s)}^2}{(211+z^2)D^2}\]-1$

其中： $\mathrm{\λ}=1-\frac{D-d_s}{D}\·\[{(1+\frac{z^2}{4})}^{-1/4}+\frac{10(D-d_s)}{D(20+z^2)}\]$

$z=\frac{16\mathrm{\π}f{(D-d_s)}^2}{D(D^2-d_s^2)}\×{10}^{-9}$

铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线的导线间距离S相差不大可以近似认为相等，将中的非线性部分进行线性拟合，求出

4、将步骤1、3中求得的 代入两者交流电阻关系式： $\frac{R_{TLH}}{R_{TG}}={(1+\frac{{\mathrm{\ΔR}}_2}{R_d})}_{LH}/{(1+\frac{{\mathrm{\ΔR}}_2}{R_d})}_G\·\frac{R_{dLH}}{R_{dG}},$ 求出两者交流电阻关系

5、利用导线直径D求出辐射热损耗关系

6、将步骤4、5中求得的 代入载流量关系式：从而求得铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线载流量的关系

在本发明的具体实施中，作为本发明方法的一个事例，铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210-42/19相对钢芯铝绞线JL/G1A-450/60-54/7的载流量简化公式方法为：

铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210-42/19和钢芯铝绞线JL/G1A-450/60-54/7的辐射热参数关系为：p_LH＝1.152p_G，直流电阻比为：R_dLH＝0.73R_dG，交直流电阻比的关系：β_LH＝0.782β_G，交流电阻比的关系：R_TLH＝0.571R_TG，载流量的关系：I_LH＝1.42I_G。

Claims (2)

1.一种铝合金芯铝绞线载流量简化计算方法，其特征在于包括步骤如下：

(1)将铝线平均绞入率λ_am(按各层铝线平均节距比计算)，铝单线直径d，铝线总根数N，代入铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线直流电阻关系式其中铝合金芯铝绞线参数以下标LH表示，钢芯铝绞线参数以下标G表示，求出两者直流电阻关系

(2)铝合金芯铝绞线无涡流和磁滞引起的电阻增量，因此

(3)将导线直径D，铝合金芯或钢芯直径d_s，导线之间距离s，铝单线直径d代入集肤和邻近效应引起的相对电阻增量关系式，公式如下：

其中：

将铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线的导线间距离S近似认为相等，将中的非线性部分进行线性拟合，求出

(4)将步骤(1)、(3)中求得的代入两者交流电阻关系式：求出两者交流电阻关系

(5)利用导线直径D求出辐射热损耗关系

(6)将步骤(4)、(5)中求得的代入载流量关系式：从而求得铝合金芯铝绞线和钢芯铝绞线载流量的关系

2.根据权利要求1所述的铝合金芯铝绞线载流量简化计算方法，其特征在于：铝合金芯铝绞线JL/LHA1-465/210-42/19相对钢芯铝绞线JL/G1A-450/60-54/7的载流量简化公式为：I_LH＝1.42I_G。