鋼芯鋁絞線載流量的計(jì)算

1、鋼芯鋁絞線載流量的計(jì)算趙長(zhǎng)令摘要：根據(jù)GB 1 1 7 9 - 8 3鋁絞線及鋼芯鋁絞線標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線的具體結(jié)構(gòu)和尺寸，提出了鋼 芯鋁絞線的交直流電阻和載流量的計(jì)算方法。該方法對(duì)出口鋼芯鋁絞線及作技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析有一定參 考價(jià)值。主題詞：鋼芯鋁絞線交直流電阻載流量計(jì)算程序 概述目前，鋼芯鋁絞線載流量的計(jì)算方法有許多種，其中英國(guó)摩爾根公式考慮影響因素較多，并有 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。我國(guó)在制定現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將摩爾根公式進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，并結(jié)合試驗(yàn)，推出文獻(xiàn)1的載流 量計(jì)算方法。本文將根據(jù)GB 1 1 7 9 - 8 3鋁絞線及鋼芯鋁絞線標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線的具體結(jié)構(gòu)和尺寸 進(jìn)行交直流電阻和載流量的計(jì)算,并給出7 0.8 0及9 0。導(dǎo)

2、線載流量的計(jì)算結(jié)果。載流量的計(jì)算條件架空導(dǎo)線的載流量是受導(dǎo)線載流發(fā)熱后的強(qiáng)度損失制約的，因此控制導(dǎo)線使用溫度是很重要的。 導(dǎo)線的載流量的大小還與導(dǎo)線直流電阻、結(jié)構(gòu)、表面狀況、環(huán)境溫度及風(fēng)速大小方向等因素有關(guān)。由于我國(guó)幅員遼闊，常年氣象條件極不一致，為了統(tǒng)一計(jì)算方法，推薦采用下述條件：環(huán)境溫 度4 0C，風(fēng)速0 .5m/s，日照強(qiáng)度1 0 0 0 W/m2,導(dǎo)線表面狀況按使用后氧化發(fā)黑的情況 考慮，輻射和吸熱系數(shù)均為0.9。載流量的計(jì)算公式文獻(xiàn)2中摩爾根公式對(duì)于有風(fēng)有日照的載流量為：1=陽(yáng)+吟-風(fēng)Y 皿 （A）式中WR 導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的輻射散熱功率，（W/m）；WF 導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的有風(fēng)對(duì)流散熱功率

3、，（W/m）；WS 導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的吸熱功率，（W/m）；K交直流電阻比；Rd 導(dǎo)體tC時(shí)的直流電阻，（Q /m）。3.1輻射散熱功率吼=履網(wǎng)（召+ L +273/+ 273）4 （W/m）（2）式中 導(dǎo)線表面的輻射系數(shù)（光亮新線0.230.43,涂黑舊線.900.95）;S 斯蒂芬一波爾茨曼常數(shù)= 5.67X10-8 （W/m2）;e 導(dǎo)線表面平均溫升，（C）；ta 環(huán)境溫度，（C）；D 鋼芯鋁絞線外徑，（m）。3.2有風(fēng)時(shí)對(duì)流散熱功率電=叫孫+卯興）牛以皿Ej（W/m） （3）式中p 風(fēng)向與導(dǎo)線軸線的夾角，（）；入f 導(dǎo)線表面空氣層的傳熱系數(shù)，2/=2.42x10-2+7x10-5+2）印/

4、皿 C）;u f 導(dǎo)線表面空氣層的運(yùn)動(dòng)粘度,=1.32xl0-5+9.6xl0+2)(m2/s)：VD/ u f 一雷諾系數(shù)；V 風(fēng)速。系數(shù)C和指數(shù)p與雷諾系數(shù)有關(guān)。當(dāng)雷諾系數(shù)為1003000時(shí)C=0.75,P=0.485。通常 (ta+0 /2) =4080C時(shí),并且風(fēng)速垂直于導(dǎo)線軸線，n=0.9,(3)式可以簡(jiǎn)化 為：吟二9.9泌叨嚴(yán)s (w/m)3.3日照吸熱功率電=心 Q(W/m)(5)式中a s 一導(dǎo)線表面的吸熱系數(shù):光亮新線0.230.46，涂黑舊線0.900.95;Is 日照強(qiáng)度:8501050, (W/m2)。直流電阻及交流電阻的計(jì)算4.1直流電阻導(dǎo)線2 0C時(shí)的直流電阻R20

5、可按式(6)計(jì)算：魏口 二(配A9 (q /km) (6)式中p 20 一鋁導(dǎo)線在2 0C時(shí)的電阻率，(0.028264Q - mm2 /m);入am 一鋁線股絞的平均絞入系數(shù)1:N 一導(dǎo)線中鋁線的總根數(shù)； d 一鋁單線直徑，(mm)。 羯二&口 1 + %口+ 召- 2。) (Q /km)(7)式中a 20 一鋼芯鋁絞線的電阻溫度系數(shù)。 根據(jù)摩爾根的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，185-400mm2在0-100C之間的電阻 溫度系數(shù)分別為0.00466/C和 0.00425/C。我國(guó)對(duì)LGJ400/25及LGJ-400/35的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別為0.00464/C和0.00429/C。4.2交流電阻導(dǎo)線的交流電阻主要

6、由集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)及鋼芯的磁滯、渦流損耗而產(chǎn)生的。4.2.1由集膚效應(yīng)引起的損耗因數(shù)集膚效應(yīng)引起的損耗因數(shù)3，由式(8)計(jì)算：&+建無(wú)式中： xlO4K ”d玖+ 2以5玖+耳玖+D 一鋼芯鋁絞線外徑，(cm)；Ds 一鋼芯絞線外徑，(cm)。4.2.2由鄰近效應(yīng)引起的損耗因數(shù)1.13鄰近效應(yīng)引起的損耗因數(shù)3，由式(9)計(jì)算:F (-)20.312(-)2 +F 192 + 0.8+ 11 Z+F一 +0.27皿+礦 式中:L 一導(dǎo)電線芯中心間距，(cm)。當(dāng)導(dǎo)電線芯中心間距L大于5倍鋼芯鋁絞線外徑時(shí)，由鄰近效應(yīng)引起的損耗可忽略不計(jì)。由集 膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)引起的損耗因數(shù)之和由式(10)計(jì)算：

7、(10)導(dǎo)線載流時(shí)，假定電流沿導(dǎo)線軸方向的流動(dòng)略而不計(jì)，電流全部沿導(dǎo)線中鋁股線的螺旋方向流 動(dòng)，則由交流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度而引起電阻增量(Q /m):皿源風(fēng)出-1產(chǎn)虬1沖(11)式中f 一頻率，(Hz)；Ag 一鋼芯總截面，(cm2 )；m 一鋁線的層次；Nm 一第m層鋁線的總匝數(shù)，(1/cm); Nm =nm / 1 mnm 第m層鋁線的根數(shù)；1 m第m層鋁線的節(jié)距長(zhǎng)度，(cm);M 一鋼芯的綜合磁導(dǎo)率；tg6 一磁損耗角正切；N 一導(dǎo)線中鋁線的總根數(shù)。式中(-1)m-1項(xiàng)為考慮到導(dǎo)線中相鄰層鋁線的絞向相反，而形成的不同方向的磁通。|J及tg6 兩項(xiàng)是由相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H決定的。其磁場(chǎng)強(qiáng)度H由式(

8、12)計(jì)算：1027(Oe) (計(jì)算磁滯和渦流引起的電阻增量時(shí)，一般先設(shè)定電流I,計(jì)算出磁場(chǎng)強(qiáng)度H,然后從文獻(xiàn)1表 4中根據(jù)鋼絲的直徑ds查出相應(yīng)的p tg6之積，由式(11)計(jì)算出 R。為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算& 本文附錄程序給出計(jì)算AR的回歸方程。由鋼芯的磁滯和渦流引起的損耗因數(shù)由式(13)計(jì)算：4.2.3交直流電阻比由上述分析可知，交流電阻為線芯集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)及鋼芯磁滯、渦流引起的電阻增量與其 工作溫度下的直流電阻之總和，其與直流電阻之比。稱交直流電阻比：K=l + K】+也(14)鋼芯鋁絞線載流量的計(jì)算按GB 1179-83鋁絞線及鋼芯鋁絞線標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)線的具體結(jié)構(gòu)和尺寸，經(jīng)附錄程序計(jì)算，結(jié)

9、 果如表1 (略)。結(jié)合我廠出口(54/3.53+7/3.53)規(guī)格的鋼芯鋁絞線為例,計(jì)算結(jié)果如表2所示。表2出口鋼芯鋁絞線(54/3.53+7/3.53)載流量的計(jì)算線芯結(jié)構(gòu)變量單位數(shù)據(jù)計(jì)算條件變量單位數(shù)據(jù)鋁線根數(shù)n1根54環(huán)境溫度taC40鋁單線 直徑d1cm0.353導(dǎo)體表面平均溫升0C35鋁絞線 層數(shù)m層3風(fēng)速Vm/s0.5第一層根數(shù)LN根12日照強(qiáng)度IsW/m21000第一層 外徑LDcm1.765導(dǎo)線表面輻射系數(shù)-0.9第一層節(jié)徑比LP-15導(dǎo)線表面吸熱系數(shù)a s-0.9第二層根數(shù)LN(2)根18鋁線電阻率p 20Q mm2/m0.028264第二層 外徑LD(2)cm4.471電阻溫度系數(shù)a1/C0.0044第二層節(jié)徑比LP(2)-13導(dǎo)線間距離Lcm31.77第三層 根數(shù)LN根24計(jì)算結(jié)果第三層 外徑LDcm3.177輻射散熱功率WRW/m25.81374第三層 節(jié)徑比LP-11對(duì)流散熱功率WFW/m46.56489鋁絞線 外徑Dcm3.177吸熱功率WSW/m28.593鋼絲根數(shù)n2根7直流電阻RdQ /m6.793