钢芯铝绞线载流量的计算.doc

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1、钢芯铝绞线载流量的计算赵长令 摘要：根据ＧＢ１１７９－８３《铝绞线及钢芯铝绞线》标准导线的具体结构和尺寸，提出了钢芯铝绞线的交直流电阻和载流量的计算方法。该方法对出口钢芯铝绞线及作技术经济分析有一定参考价值。主题词：钢芯铝绞线　交直流电阻　载流量　计算程序1.概　　述　　目前，钢芯铝绞线载流量的计算方法有许多种，其中英国摩尔根公式考虑影响因素较多，并有实验基础。我国在制定现行标准时，将摩尔根公式进行适当简化，并结合试验，推出文献[1]的载流量计算方法。本文将根据ＧＢ１１７９－８３《铝绞线及钢芯铝绞线》标准导线的具体

2、结构和尺寸进行交直流电阻和载流量的计算,并给出７０℃、８０℃及９０℃导线载流量的计算结果。2.载流量的计算条件　　架空导线的载流量是受导线载流发热后的强度损失制约的，因此控制导线使用温度是很重要的。导线的载流量的大小还与导线直流电阻、结构、表面状况、环境温度及风速大小方向等因素有关。　　由于我国幅员辽阔，常年气象条件极不一致，为了统一计算方法，推荐采用下述条件：环境温度４０℃，风速０．５ｍ／ｓ，日照强度１０００Ｗ／ｍ2,导线表面状况按使用后氧化发黑的情况考虑，辐射和吸热系数均为0.9。3.载流量的计算公式　　文献[

3、2]中摩尔根公式对于有风有日照的载流量为： 　　　　(A)(1) 式中WR－导线单位长度的辐射散热功率，(W／m)；　　WF－导线单位长度的有风对流散热功率，(W/m)；　　WS－导线单位长度的吸热功率，(W/m)；　　K－交直流电阻比；　　Rd－导体ｔ℃时的直流电阻，(Ω/m)。3.1辐射散热功率 　　　　(W/m)(2)式中ε－导线表面的辐射系数(光亮新线0.23～0.43,涂黑旧线.90～0.95);　　S－斯蒂芬－波尔茨曼常数＝5.67×10-8(W/m2);　　θ－导线表面平均温升，(℃)；　　ta－环境

4、温度，(℃)；　　D－钢芯铝绞线外径，(m)。3.2有风时对流散热功率 　　　　(W/m)(3) 式中ρ－风向与导线轴线的夹角，（°）；　　λf－导线表面空气层的传热系数,(W/m℃);　　υf－导线表面空气层的运动粘度,(m2/s);VD/υf－雷诺系数;V－风速。 　　系数C和指数p与雷诺系数有关。当雷诺系数为100～3000时C=0.75,P=0.485。通常(ta+θ/2)=40～80℃时,并且风速垂直于导线轴线,n=0.9,(3)式可以简化为： 　　　　(W/m)(4)3.3日照吸热功率 　　　　(W/m

5、)(5) 式中αs－导线表面的吸热系数:光亮新线0.23～0.46,涂黑旧线0.90～0.95;  　　Is－日照强度:850～1050,(W/m2)。 4.直流电阻及交流电阻的计算 4.1直流电阻　　导线２０℃时的直流电阻R20可按式(6)计算： 　　　　(Ω/km)(6) 式中ρ20－铝导线在２０℃时的电阻率，(0.028264Ω·mm2/m);　　λam－铝线股绞的平均绞入系数[1];　  　N－导线中铝线的总根数；　　  d－铝单线直径，(mm)。 　　　　(Ω/km)(7)式中α20－钢芯铝绞线的电阻温度

6、系数。根据摩尔根的实验数据，185-400mm2在0-100℃之间的电阻温度系数分别为0.00466/℃和0.00425/℃。我国对LGJ－400/25及LGJ-400/35的实验数据分别为0.00464/℃和0.00429/℃。 4.2交流电阻　　导线的交流电阻主要由集肤效应、邻近效应及钢芯的磁滞、涡流损耗而产生的。 4.2.1由集肤效应引起的损耗因数　　集肤效应引起的损耗因数[3]，由式(8)计算： 　　　　(8)式中：　　D－钢芯铝绞线外径，(cm)；　　Ds－钢芯绞线外径，(cm)。 4.2.2由邻近效应引

7、起的损耗因数　　邻近效应引起的损耗因数[3]，由式(9)计算： 　　　　(9) 式中：　L－导电线芯中心间距，(cm)。 　　当导电线芯中心间距L大于5倍钢芯铝绞线外径时，由邻近效应引起的损耗可忽略不计。由集肤效应和邻近效应引起的损耗因数之和由式(10)计算：　　　(10)　　导线载流时，假定电流沿导线轴方向的流动略而不计，电流全部沿导线中铝股线的螺旋方向流动，则由交流产生的磁场强度而引起电阻增量(Ω/m)： 　　　(11) 式中f－频率，(Hz)；　　Ag－钢芯总截面，(cm2)；　　m－铝线的层次；　　Nm－第

8、ｍ层铝线的总匝数,(1/cm);Nm=ｎm/ｌm　　ｎm－第ｍ层铝线的根数；　　ｌm－第ｍ层铝线的节距长度，(cm);　　μ－钢芯的综合磁导率；　　tgδ－磁损耗角正切；　　N－导线中铝线的总根数。 　　式中(-1)m-1项为考虑到导线中相邻层铝线的绞向相反，而形成的不同方向的磁通。μ及tgδ两项是由相应的磁场强度H决定的。其磁场强度Ｈ由式(12)计算：