[發明專利]高壓架空輸電導線斷股后剩余截面溫升峰值的預測方法

有效

• 申請號: 201310004025.4
• 申請日: 2013-01-06
• 公開（公告）號: CN103077311A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 竇洪;李曉紅;肖凱;吳洪亮
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;武漢大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06Q50/06
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及一種輸電導線截面溫度場的計算方法，具體是指一種高壓架空輸電導線斷股后剩余截面溫升峰值的預測方法。

背景技術

目前常用的輸電高壓架空輸電導線為鋼芯鋁絞線復合線，其結構為：中心是不同組合的鋼芯，外圍是與鋼芯同心絞合的不同組合的鋁絞線，其中鋼芯位于中心處，次外層和最外層均為鋁絞線，鋼芯為7股，次外層的鋁絞線為10股，最外層的鋁絞線為16股。

高壓架空輸電導線在微風振動下，導線外層鋁絞線股與線夾之間、以及導線線股之間都將產生微動磨損和微動疲勞，線股接觸區發生材料剝落而使導線截面減小，這些微動損傷將導致線股的疲勞斷裂。所謂高壓架空輸電導線斷股指的是輸電導線最外層的鋁絞線斷股，包括最外層的鋁絞線中某一股斷裂后和最外層的鋁絞線中全部線股斷裂。

輸電導線截面減小以及某線股初始斷裂，將導致剩余線股的載流溫升增大，溫升增大致使線股材料軟化，溫度達到一定程度，將發生其他線股的斷裂，在磨損疲勞及載流溫升的交互作用下，輸電導線將發生持續的斷股現象，這給高壓輸電導線的安全運行帶來了潛在的風險。

發明內容

本發明的目的是提供一種高壓架空輸電導線斷股后剩余截面溫升峰值的預測方法，該預測方法能夠預測高壓架空輸電導線在斷股后剩余截面溫升峰值，為輸電線路的安全運行提供技術支持和安全保障。

本發明的上述目的通過如下技術方案來實現的：高壓架空輸電導線斷股后剩余截面溫升峰值的預測方法，該方法包括如下步驟：

(1)明確輸電導線中鋼芯和鋁絞線各線股的材料種類，以及各線股材料的電學性能參數及熱物理性能參數；

(2)忽略鋼芯、鋁絞線各線股之間的空隙，建立有限長度的輸電導線的幾何模型，明確幾何模型的等效電流、導線掛網初始溫度和環境溫度，作為該幾何模型的初始條件，同時明確輸電導線與空氣接觸的外表面散熱系數，作為該幾何模型的散熱邊界條件，建立輸電導線線股截面溫度場計算的有限元模型并進行計算；

(3)以輸電導線等效電流和外表面散熱系數作為步驟(2)建立的有限元模型計算中輸入的自變量，首先計算輸電導線在截面完好狀況下的截面溫度場分布，并提取溫度峰值；

(4)以輸電導線等效電流和外表面散熱系數為自變量，對步驟(3)的截面溫度場計算結果進行曲面擬合，即得到輸電導線在截面完好狀況下的溫度峰值的預測公式；

(5)若輸電導線中鋁絞線的若干線股斷裂后，輸電導線截面的幾何模型發生變化，輸電導線與外界空氣的接觸面積也發生變化，即散熱邊界條件發生改變，此時采用與步驟(2)相同的方法建立新的線股斷裂后的輸電導線線股截面溫度場計算的有限元模型并重新進行計算；

(6)以輸電導線等效電流和表面散熱系數作為步驟(5)建立的新的有限元模型計算中輸入的自變量，分別針對輸電導線中鋁絞線不同斷股數量的狀況進行計算；

(7)以輸電導線等效電流和外表面散熱系數為自變量，對步驟(6)的計算結果進行曲面擬合，即得到輸電導線中鋁絞線斷股后剩余截面溫升峰值的預測公式；

(8)通過步驟(7)獲得的預測公式對輸電導線中鋁絞線斷股后剩余截面的溫升峰值進行預測。

本發明中，所述的輸電導線為LGJ-240/40型導線，所述步驟(1)中輸電導線中鋼芯和鋁絞線的電學性能參數是指電阻率，熱物理性能參數是指比熱容和導熱系數；所述步驟(4)中獲得的輸電導線在截面完好狀況下的溫度峰值的預測公式如下：

T＝-5.969+0.0859X+6.297Y-(1.341e-005)X²-0.009817XY-0.3195Y²

-(6.879e-012)X³+(7.181e-006)X²Y+0.0002454XY²+0.005995Y³；

所述步驟(7)中獲得的輸電導線中鋁絞線斷股后剩余截面溫升峰值的預測公式如下：

若輸電導線最外層的鋁絞線中某一股斷裂后，則預測公式如下：

T=-10.72+0.1017X+7.352Y-(1.589e-005)X²-0.01163XY-0.3722Y²

-(8.627e-012)X³+(8.504e-006)X²Y+0.0002907XY²+0.006949Y³；