CN108565062A - 高压直流输电导线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压直流输电导线，所述高压直流输电导线包括：加强芯、绞合于加强芯的外表面的内载流层，绞合于内载流层的外表面的外载流层；所述加强芯由一根或多根单线绞合制成，所述内载流层由数根导体单线绞合制成，所述外载流层由数根金属单线绞合制成，所述金属单线的趋肤深度小于所述导体单线的趋肤深度。采用本发明可以有效抑制谐波电流，提高输电导线的载流量，利于远距离输电。
Description
技术领域
本发明涉及输电导线领域，尤其涉及一种高压直流输电导线。
背景技术
高压直流架空线路用于连接送、受端换流站，承担传导电力能量的功能。输电导线是架空输电线路重要组成部分，起载流作用，并具有一定机械强度。对于高压直流架空线路，导线通常采用圆线同心结构，即在一根中心线芯周围螺旋绞上多层单线组成。
高压直流换流器在工作时，整流电压不仅含有直流分量还有某些交流分量，其中交流分量是由许多谐波分量组成。整流电压的谐波分量必然会产生同频率的整流谐波电流，因此，不仅有纯直流电流流过高压直流架空线路的输电导线，而且还有两侧换流器(整流器和逆变器)产生的谐波电流流过高压直流架空线路的输电导线。当谐波电流值超过一定量时，其产生的电磁场可能会对线路附近的通讯线路产生电磁影响，对通话造成超出允许的干扰。因此，在直流输电系统设计时考虑对架空导线中电流谐波进行限制具有重要的意义。
发明内容
本发明实施例提出了一种高压直流输电导线，可以有效抑制谐波电流，提高输电导线的载流量，利于远距离输电。
本发明实施例提供了一种高压直流输电导线，所述高压直流输电导线包括加强芯、绞合于加强芯的外表面的内载流层，绞合于内载流层的外表面的外载流层；所述加强芯由一根或多根单线绞合制成，所述内载流层由数根导体单线绞合制成，所述外载流层由数根金属单线绞合制成，所述金属单线的趋肤深度大于所述导体单线的趋肤深度。
进一步地，所述单线为镀锌钢线、铝包钢线、殷钢线、碳纤维线或铝基陶瓷复合纤维线，所述导体单线为铝线、铝合金线或铜线，所述金属单线为钢线或镀锌钢线。
进一步地，所述单线为镀锌钢线，所述导体单线为铝合金线，所述金属单线为钢线；所述铝合金线的数目为30～84根，在所述加强芯的外表面形成2～4层的绞式结构。
进一步地，所述加强芯由1根第一镀锌钢线和6根第二镀锌钢线组成，6根第二镀锌钢线绞合于第一镀锌钢线；所述内载流层依次由12根第一铝合金线、18根第二铝合金线、24根第三铝合金线和30根第四铝合金线绞合制成，所述外载流层由36根第一钢线组成，36根第一钢线绞合在所述内载流层的最外层上。
进一步地，所述第一镀锌钢线、第二镀锌钢线、第一铝合金线、第二铝合金线、第三铝合金线、第四铝合金线和第一钢线的直径为3.5～4mm。
进一步地，所述第一镀锌钢线、第二镀锌钢线、第一铝合金线、第二铝合金线、第三铝合金线、第四铝合金线和第一钢线的直径均为3.69mm。
与现有技术相比，本发明实施例提供的高压直流输电导线，通过在加强芯外表面依次绞合由导体单线组成的内载流层和由金属单线组层的外载流层，并且所述金属单线的趋肤深度小于所述导体单线的趋肤深度，由于趋肤效应，谐波电流集中在高压直流输电导线的外载流层，从而使得高压直流输电导线的有效截面积减小，高压直流输电导线的等效电阻增大，对谐波电流进行抑制作用，提高了高压直流输电导线的载流量，使得所述高压直流输电导线更利于远距离传输。
附图说明
图1是本发明实施例提供的高压直流输电导线的截面结构示意图。
图2是本发明实施例所述对比导线的截面结构示意图。
图3是本发明实施例所述高压直流输电导线和对比导线在0-2500Hz的电流频率范围内的单位距离的等效电阻的变化曲线。
图4是本发明实施例所述高压直流输电系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，是本发明实施例提供的高压直流输电导线的截面结构示意图。
所述高压直流输电导线包括加强芯1、绞合于加强芯1的外表面的内载流层2，绞合于内载流层2的外表面的外载流层3。所述加强芯1由一根或多根单线绞合制成，所述内载流层2由数根导体单线绞合制成，所述外载流层3由数根金属单线绞合制成，所述金属单线的趋肤深度大于所述导体单线的趋肤深度。
在本实施例中，所述单线为镀锌钢线，所述导体单线为铝合金线，所述金属单线为钢线。所述加强芯1由1根第一镀锌钢线11和6根第二镀锌钢线12组成，6根第二镀锌钢线12绞合于第一镀锌钢线11。所述内载流层2依次由12根第一铝合金线21、18根第二铝合金线22、24根第三铝合金线23和30根第四铝合金线24绞合制成。所述外载流层3由36根第一钢线组成，36根第一钢线绞合在所述内载流层2的最外层上。
在本实施例中，所述第一镀锌钢线11、第二镀锌钢线12、第一铝合金线21、第二铝合金线22、第三铝合金线23、第四铝合金线24和第一钢线的直径均为3.69mm，所述镀锌钢线的电阻率为0.143μΩ·m，所述铝合金线的电阻率为0.028μΩ·m，所述钢线的电阻率为0.143μΩ·m。
与现有技术相比，本发明实施例提供的高压直流输电导线，通过在镀锌钢线组成的加强芯1外表面依次绞合由四层铝合金线组成的内载流层2和由一层钢线组成的外载流层3，而钢线的趋肤深度小于铝合金线，由于趋肤效应，谐波电流集中在高压直流输电导线的由钢线组成的外载流层，从而使得高压直流输电导线的有效截面积减小，高压直流输电导线的等效电阻增大，对谐波电流进行抑制作用，提高了高压直流输电导线的载流量，使得所述高压直流输电导线更利于远距离传输。
为了进一步说明本发明实施例所述高压直流输电导线对谐波电流的抑制作用，以下通过将本实施例所述高压直流输电导线与一对比导线进行对比分析。
请参阅图2，为对比导线的截面结构示意图，所述对比导线包括由镀锌钢线绞合制成的加强芯1`和由铝合金线绞合制成的内载流层2`，所述对比导线与本发明实施例所述高压直流输电导线的区别在于不包括外载流层3。
请参阅图3，为本发明实施例所述高压直流输电导线和对比导线在0-2500Hz的电流频率范围内的单位距离的等效电阻的变化曲线。
由图可见，电流频率低于100Hz时，所述高压直流输电导线和对比导线的等效电阻差别不大，即在0-100Hz内，导线的等效电阻主要由内载流层决定；而随着电流频率的升高，高压直流输电导线的等效电阻大幅度增加，而对比导线的等效电阻增加缓慢；由此可见，电流频率越大，本发明实施例所述高压直流输电导线的等效电阻的涨幅比对比导线的等效电阻越大。这主要是因为，导线的趋肤效应与谐波电流的频率有关，谐波电流的频率越大，趋肤效应越明显，即导线中的电流越倾向于分布在导线的外层，而导线中间部分所承载的电流减少，使得导线的有效截面积变小，从而导致等效电阻增大。而相对于对比导线，本发明实施例所述的高压直流输电导线的多了一个外载流层，而且外载流层的趋肤深度较内载流层小，在相同电流频率下，所述高压直流输电导线的等效电阻较对比导线的大，而电流频率越大，所述高压直流输电导线的趋肤效应更明显，高压直流输电导线的允许电流流经的截面积比对比导线允许电流流经的截面积更小，从而导致高压直流输电导线的等效电阻的涨幅也较对比导线的涨幅大。
因此，相对于对比导线，本发明实施例所述高压直流输电导线对谐波电流的抑制作用更大，更利于远距离传输。
请参阅表1，为不同频率下，本发明实施例所述高压直流输电导线和对比导线应用在高压直流输电系统中的谐波电流对比表。其中，谐波电流抑制百分比指本发明所述高压直流输电导线较对比导线所降低谐波电流幅值占对比导线对应谐波电流的百分比。所述高压直流输电系统的结构示意图如图4所示，其中，Line为架空输电线，架空输电线的长度为1500km，高度为33.5m，弧垂为16m，极间距离为22m，分裂间距为450mm，外径为33.6mm，所述架空输电线所采用的导体线则为本发明实施例所述高压直流输电导线或对比导线。Ld为平波电抗器电感值，L为换流器等效阻抗；U1、U2、U3、U4为脉动换流器等效谐波电压源；Ce1为低端换流变压器对地杂散电容；Ce2为高端换流变压器对地杂散电容；Cn为中性线对地冲击电容；DC Filter为直流滤波器。表1中所述的线路首端，线路中部和线路末端分别表示所述高压直流输电系统的架空输电线Line的首端，中端和末端。
由表可以看出，在相同的电流频率下，本发明实施例所述高压直流输电导线的各个部位中的谐波电流都比对比导线对应部位中的谐波电流小，即采用本发明所述高压直流输电导线可有效抑制谐波电流。
需要说明的是，在其他实施例中，所述单线可以为铝包钢线、殷钢线、碳纤维线或铝基陶瓷复合纤维线，而不仅仅限于镀锌钢线，所述导体单线可以为铝线或铜线，所述金属单线可以为镀锌钢线。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高压直流输电导线，其特征在于，包括：加强芯、绞合于加强芯的外表面的内载流层，绞合于内载流层的外表面的外载流层；
所述加强芯由一根或多根单线绞合制成，所述内载流层由数根导体单线绞合制成，所述外载流层由数根金属单线绞合制成，所述金属单线的趋肤深度小于所述导体单线的趋肤深度。
2.根据权利要求1所述的高压直流输电导线，其特征在于：所述单线为镀锌钢线、铝包钢线、殷钢线、碳纤维线或铝基陶瓷复合纤维线，所述导体单线为铝线、铝合金线或铜线，所述金属单线为钢线或镀锌钢线。
3.根据权利要求1所述的高压直流输电导线，其特征在于：所述单线为镀锌钢线，所述导体单线为铝合金线，所述金属单线为钢线；所述铝合金线的数目为30～84根，在所述加强芯的外表面形成2～4层的绞式结构。
4.根据权利要求3所述的高压直流输电导线，其特征在于：所述加强芯由1根第一镀锌钢线和6根第二镀锌钢线组成，6根第二镀锌钢线绞合于第一镀锌钢线；所述内载流层依次由12根第一铝合金线、18根第二铝合金线、24根第三铝合金线和30根第四铝合金线绞合制成，所述外载流层由36根第一钢线组成，36根第一钢线绞合在所述内载流层的最外层上。
5.根据权利要求4所述的高压直流输电导线，其特征在于：所述第一镀锌钢线、第二镀锌钢线、第一铝合金线、第二铝合金线、第三铝合金线、第四铝合金线和第一钢线的直径为3.5～4mm。
6.根据权利要求4所述的高压直流输电导线，其特征在于：所述第一镀锌钢线、第二镀锌钢线、第一铝合金线、第二铝合金线、第三铝合金线、第四铝合金线和第一钢线的直径3.69mm。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180921 |