架空輸電線路電氣參數計算

2020-12-06 輸變電工程設計

一、 正序電阻

正序電阻:即導線的交流電阻。由於鋁線在空氣中氧化而形成具有絕緣性的氧化鋁膜,所以鋁絞線及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,導致功率損耗。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,導致導線的電阻增大,即交流電阻的產生。

1、直流電阻計算

1)、鋼芯鋁絞線在20℃時的直流電阻R20可按下式計算:

式中,ρ20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為絞制引起的電阻增量(見下表)。

絞制引起的標準增量

注:上表數據來源於GB/T1179—2017《 圓線同心絞線架空導線》。

導線的20℃直流電阻可在導線產品樣本中查到。

注:上表數據來源於GB/T1179—2017《 圓線同心絞線架空導線》。

2)、不同溫度時的導線直流電阻Rd按下式計算:

式中:R20——每相導線在20℃時的電阻值,Ω;

t——為導線工作溫度( ℃ ) ;

α20——20℃時的電阻溫度係數,1/℃。

電阻溫度係數即導體溫度變化1℃時,電阻變化的數值(或稱為電阻值的增量)和變化前阻值的比值。設前、後溫度分別為t1和t2,電阻分別為R1和R2,單位分別為℃和Ω,則電阻溫度係數α用下式求取:

電阻溫度係數與導線的電阻率有關, 不同電阻率的鋁絞線與鋁合金絞線的電阻溫度係數見下表。

實際上,在不同的溫度範圍內,電阻的溫度係數是不完全相同的,但對於一般常用的導體,在0~100℃範圍內的數值變化很小,可以認為是恆定的。

2、交流電阻計算

導線的交流電阻主要由直流電阻及其在交流電流下的電阻增大部分組成,因此導線的交流電阻大於直流電阻。直流電阻Rd與由集膚效應引起的電阻增量ΔR1以及由磁滯渦流損耗引起的電阻增量ΔR2之和組成交流電阻,即:

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,最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,交直流電阻比設為1.20;三層結構的鋼芯鋁絞線(如45/7、54/7、54/19結構等),交直流電阻比設為1.03;對於二層或四層結構(如24/7結構等),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。

二、正序(負序)阻抗

線路是靜止設備,其正、負序阻抗相等。正序阻抗為:

1)單迴路單導線的正序電抗:

2)單迴路相分裂導線的正序電抗:

3)雙迴路線路的正序電抗:

國內常用導線的線路正序電抗查《電力工程高壓送電線路設計手冊》第二版 P18~P19

查表時注意: 1)、弄清計算線路有代表性的塔型(用得多的塔型),或有兩種塔型時,用加權平均計算出線路的幾何均距。

2)、區別計算單迴路與雙迴路的幾何均距。

三、零序電阻:

零序電阻即為正序電阻。

四、零序電抗:

一般送電線路零序電抗與正序電抗的平均比值如下表:

線路類別

X0/X

1、無地線的單回線路

3.5

2、具有鋼質地線的單回線路

3.0

3、具有良導體地線的單回線路

2.0

4、無地線的雙回線路

5.5

5、具有鋼質地線的雙回線路

4.7

6、具有良導體地線的雙回線路

3.0

五、正序、負序和零序電容

線路的正序電容C,等於負序電容C2。通過換位達到對稱線路的正序電容 (導線對中性點的電容)C1、零序電容(導線的對地電容)C0及線間電容Cab間的關係,如圖2-1-2所示。

電容C1、C0及Cab的數值計算可以利用電位係數αaa及αab表示。電位係數的計算如下:

1)、單迴路線路的正序電容(無地線)

式中:dm--相導線間的幾何均距,(m),按式(2-1-3) 計算;

Rm--相導線的自幾何均距, (m) ,按式(2-1-7)計算。

2)、雙迴路線路的正序電容(無地線)

此內容詳見《電力工程高壓送電線路設計手冊》第二版 P21。

3.)地線對正序電容影響很小,可略去不計。故不再介紹有地線的線路的正序電容。

4.)零序電容:

此內容詳見《電力工程高壓送電線路設計手冊》第二版 P22。

本文討論的線路參數, 均係指三相導線的平均值, 即按三相線路通過換位後獲得完全對稱考慮。對不換位三相線路,因其不對稱度較小,也可以近似地適用。但不適用於「兩線一大地」等不對稱度很大的線路。

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