鋼芯鋁絞線交直流電阻-鋼芯鋁絞線交直流電阻和載流量的計算方法-河北AG8亚游线缆有限公司

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鋼芯鋁絞線交直流電阻和載流量的計算方法

來源:http://www.iefcn.com 發布時間:2017/7/3 8:37:12

鋼芯鋁絞線交直流電阻和載流量的計算方法

已有不少學者在各類雜誌上發表過文章,進行過大量的研究,在《電線電纜手冊》第1 冊中也給出了計算方法,但因各種計算,尤其是交流電阻的計算較為複雜,普及應用得較少。工程中隻好借助《電線電纜手冊》或導線廠家提供宣傳樣本上的有關載流量資料,作為線路設計計算依據。當計算條件發生變化後,就往往無從下手。尋找一種接近實際的、大家都能普遍接受的鋼芯鋁絞線交直流電阻和載流量的簡易計算方法,就顯得十分必要。本文在這方麵作一些嚐試,以期起到拋磚引玉的作用。

鋼芯鋁絞線在20℃時的直流電阻R2。可按式

(1)計算:

          

式中, P20 為鋁導線在20℃時的電阻率Ω. mm2/m) ;N 為導線中的鋁線總根數; d 為導線中鋁單線直徑: k 為絞製引起的電阻增量(見表1 )。

不同溫度時的直流電阻R 按式( 2 )計算:

          

式中,ɑ2020℃時的電阻溫度係數( 1/℃)。電阻溫度係數與鋁線的電阻率有關,不同電阻率的鋁絞線與鋁合金絞線的電阻溫度係數見表2

 

交流電阻簡化計算

由於鋁線在空氣中氧化而形成具有絕緣性的氧化膜,所以,鋼芯鋁絞線通電載流後,電流是沿鋁股線作螺旋形方向流動的,因而形成軸向磁場。雖然,導線中相鄰層鋁線的絞向相反,可使一部分磁化力抵消,但仍足以構成交變的剩餘磁場強度,使鋼芯中產生磁滯和渦流,導致損耗。同時,由於集膚效應和鄰近效應的影響,使導線中電流分布發生變化,導致導線電阻的增大。

計算交流電阻,常規的方法是先計算出由渦流和磁滯引起的電阻增量,再計算由集膚效應和鄰近效應引起的電阻增量,_後將兩者增量同直流電阻相加,即為交流電阻。此方法十分複雜。

本文參照IEEE 標準Std. 738-2006 《架空導線電流·溫度計算的IEEE 標準》3.4.7 條,對單層結構的鋼芯鋁絞線(如6/1 7/1 12/1 結構),交直流電阻比設為1. 20 ;二層結構的鋼芯鋁絞線(如何17 5417 54/19 結構等),交直流電阻比設為1. 03 ;對於二層或四層結構,參照文獻[ 1 J ,交直流電阻比設為1. 005 。由同溫度時的直流電阻乘以交直流電阻比,便可得到該溫度下的交流電阻值。

載流量計算

載流量計算公式

架空導線的設計載流量是根據特定氣象條件和導線_允許工作溫度( 70 -90 ℃)來確定的,這是線路的熱穩態載流量。穩態載流量的計算,國內通常根據DL/T 5092-1999<115 -500 kV 架空送電線路設計技術規程》中提供的方法進行計算。在IEEE標準Std. 738-2006 《架空導線電流-溫度計算的IEEE 標準》中還提供了暫態計算( Transient calculations)方法。為了驗證簡化計算所得的交流電阻值對載流量計算的影響,我們采用國內常用的方法進行載流量的穩態計算( Stead-state calculations )。載流量的計算公式如下:

          

式中, I 為允許載流量( A);WR 為導線單位長度的輻射散熱功率( Wlm);WF 為導線單位長度的對流散熱功率( Wlm);W5 為導線單位長度的日照吸熱功率( W/m) ;R ',為允許工作溫度為t℃時導線的交流電阻( !1/m )。

輻射散熱功率民的計算式為:

          

式中, D 為導線外徑( m); e 為導線表麵輻射係數(光亮新線0.23 0.43 ,塗黑或舊線0.90 0.95);S為斯蒂芬-包爾茨曼常數( 5.67 xl0-8W/m );θ為導體表麵的平均溫升(℃) ; t. 為環境溫度(℃)。

對流散熱功率WF 的計算式為:

          

日照吸熱功率Ws 的計算式為:

          

式中, V 為垂直導線的風速( mis );αs 為導線表麵的吸熱係數(光亮新線0.23 0.46 ,塗黑或舊線0.90~ 0. 95) ;15 為日照強度,取850 1050 W/m2

計算結果及分析

當環境溫度40 ℃、風速0. 5 mis 、日照強度1000W/m2 、輻射及吸熱係數均為0.9 ,鋼芯鋁絞線的工作溫度分別為70 ℃、80℃及90℃時,國內常用規格鋼芯鋁絞線的交流電阻、載流量計算結果見表3o將表3 同《電線電纜手冊》第1 冊中表1-2-50的數據進行分析對比,從中可以發現,在標稱截麵(鋁/鋼)大於50130 時,除了鋁/鋼線根數12/7 結構的標稱截麵為70/40 95155 120/70外,在70 ℃時,計算的載流量數據與於冊中的數據相差不大於0% 3% ;其餘溫度下,相差為0% 6% 。在50130規格以下時,本計算所得的載流量數據比手冊中的數據小,相差為4% 8% 。鋁/鋼線根數12/7 結構的鋁/鋼截麵為70/40 95155 120170 三個規格,本計算所得的載流量比手冊中的數據大,相差1% 18% 。由上述可知,對交流電阻的計算作了簡化後,載流量的計算便變得簡單。當然,鋁/鋼截麵為70/40 95155 120/70 三個規格載流量計算比手冊中的數據大,應值得進一步的分析。        

進行導線載流量計算時,必須先計算出導線的交流電阻值。交流電阻隨交流電的頻率、平均電流密度和溫度而變化,計算十分複雜。本文參考了一些文獻,設定了交直流電阻比,簡化了計算過程。用簡化計算所得的交流電阻值進行了載流量計算。結果表明,在計算條件相同時,大部的計算數據與《電線電纜手冊》第1 冊表1-2-50 對比,誤差較小,少量規格的計算數據相差較大,值得進一步的探討。

 

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