power_cableparam

Вычислите параметры RLC радиальных медных кабелей с одним экраном, на основе характеристик изолятора и проводника

Синтаксис

power_cableparam

Описание

Для набора кабелей N, power_cableparam вычисляет само - и взаимные импедансы, фаза на экран и экран, чтобы основать емкости радиальных кабелей с экраном.

power_cableparam функция принимает, что кабель состоит из внутреннего медного проводника фазы с внешним экранным проводником, с помощью перекрестного соединенного полиэтилена (XLPE) материал изолятора.

Параметры кабеля и изолятора

Следующий рисунок показывает типичный высоковольтный кабель.

Переменные, используемые в уравнениях:

N: количество кабелей

n: количество скруток содержится в проводнике фазы.

d: диаметр одной скрутки (m)

f: номинальная частота приложения кабеля

r: радиус проводника фазы

µr: относительная проницаемость проводника фазы

rint, rext: внутренний и внешний радиус экранного проводника

GMD: Геометрическое среднее расстояние между проводниками фазы.

ρ: Удельное сопротивление экранного проводника

ɛrax: Относительная проницаемость изолятора экрана фазы

ɛrxe: Относительная проницаемость внешнего экранного изолятора

dax,Dax: внутренний и внешний диаметр изолятора экрана фазы

dxe,Dxe: внутренний и внешний диаметр внешнего экранного изолятора

Самоимпеданс проводника (проводников) фазы

Самоимпеданс медного проводника фазы вычисляется следующим образом

$\begin{matrix} Z_{a a} = R_{ϕ} + R_{e} + j k_{1} журнал (\frac{D_{e}}{G M R_{ϕ}}) & Ω / км \end{matrix}$

Сопротивлением DC проводника фазы дают

$\begin{matrix} R_{ϕ} = ρ_{C u} \frac{1000}{S_{C u}} = (17.8 e - 9) \frac{1000}{n π {(d / 2)}^{2}} & Ω / км \end{matrix}$

Сопротивлением наземного возврата дают

$\begin{matrix} R_{e} = π^{2} \cdot 10^{- 4} \cdot f & Ω / км \end{matrix}$

Фактором частоты дают

$\begin{matrix} k_{1} = 0.0529 \cdot \frac{f}{0.3048 \cdot 60} & u n i t s (Ω / км) \end{matrix}$

Расстоянием до эквивалентного наземного обратного пути дают

$\begin{matrix} D_{e} = 1650 \sqrt{ρ_{e} / (2 π f)} & m \\ ρ_{C u} = 17.8 e - 9 & Ω / m \end{matrix}$

Геометрическим средним радиусом проводника фазы дают

$G M R_{ϕ} = r \cdot \exp (- \frac{μ_{r}}{4})$

Сам импеданс экранного проводника (проводников)

Самоимпеданс экранного проводника вычисляется следующим образом

$\begin{matrix} Z_{x x} = R_{N} + R_{e} + j k_{1} журнал (\frac{D_{e}}{G M R_{N}}) & Ω / км \end{matrix}$

Сопротивлением DC экранного проводника дают

$\begin{matrix} R_{N} = ρ \frac{1000}{S} & Ω / км \end{matrix}$

Геометрическим средним радиусом экранного проводника дают

$G M R_{N} = r_{int} + \frac{(r_{e x t} - r_{int})}{2}$

Взаимный импеданс между проводниками фазы и экрана

Взаимный импеданс между проводником фазы и его соответствующим экранным проводником вычисляется следующим образом

$\begin{matrix} Z_{a x} = R_{e} + j k_{1} журнал (\frac{D_{e}}{D_{n}}) & Ω / км \end{matrix}$

Dn соответствует расстоянию между проводником фазы и средним радиусом экранного проводника.

Взаимный импеданс между проводниками фазы

Если больше чем один кабель моделируется (N> 1), взаимный импеданс между проводниками фазы N вычисляется следующим образом

$\begin{matrix} Z_{a b} = R_{e} + j k_{1} журнал (\frac{D_{e}}{G M D}) & Ω / км \end{matrix}$

В общем случае Геометрическое среднее расстояние (GMD) между проводниками фазы данного набора кабелей может быть вычислено следующим образом

$G M D = \sqrt[n]{\prod_{1}^{n} d_{x y}}$

where n является общим количеством расстояний между проводниками. Однако значение GMD не вычисляется функцией и должно быть задано непосредственно как входной параметр.

Емкость между проводниками фазы и экрана

Емкость между проводником фазы и его соответствующим экранным проводником вычисляется следующим образом

$\begin{matrix} C_{a x} = \frac{1}{0.3048} (\frac{0.00736 ε_{r a x}}{журнал (D_{a x} / d_{a x})}) & μ F / км \end{matrix}$

Перекрестный соединенный полиэтилен (XLPE) материал изолятора принят в этом уравнении.

Емкость между экранным проводником и землей

То же уравнение используется, чтобы вычислить емкость между экранным проводником и землей

$\begin{matrix} C_{x e} = \frac{1}{0.3048} (\frac{0.00736 ε_{r x e}}{журнал (D_{x e} / d_{x e})}) & μ F / км \end{matrix}$

Емкость между проводниками фазы

Емкостный эффект между проводниками фазы незначителен и поэтому не вычисленный функцией power_cableparam.

Входные параметры

[r,l,c,z] = power_cableparam(CableData) вычисляет импедансы и емкости данного набора кабелей с экранным проводником. Проводник и характеристики изолятора даны в CableParam структура со следующими полями

Поле	Описание
`N`	количество кабелей
f	частота в герц, который будет использоваться, чтобы оценить параметры RLC
rh0_e	наземное удельное сопротивление (в ohm.meters)
n_ba	количество скруток содержится в одном проводнике фазы
d_ba	диаметр одной скрутки (в m)
rho_ba	Удельное сопротивление DC проводника в ohms*m.
mu_r_ba	относительная проницаемость проводникового материала.
DA	проводник фазы вне диаметра (в m)
rho_x	Удельное сопротивление DC экранного проводника в ohms*m.
S_x	Общий раздел экранного проводника (в м^2)
d_x	экранируйте проводниковый внутренний диаметр (в m)
D_x	экранируйте проводниковый внешний диаметр (в m)
GMD_phi	Геометрическое среднее Расстояние между кабелями.
d_iax	изолятор экрана фазы внутренний диаметр (в m)
D_iax	изолятор экрана фазы внешний диаметр (в m)
epsilon_iax	относительная проницаемость материала изолятора экрана фазы.
d_ixe	внешний экранный изолятор внутренний диаметр (в m)
D_ixe	внешний экранный изолятор внешний диаметр (в m)
epsilon_ixe	относительная проницаемость внешнего экранного материала изолятора.

Выходные аргументы

Выходные аргументы имеют форму переменных структуры со следующими полями

Переменная, поле	Описание
`r.aa`	Сам сопротивление проводника фазы, в Оме/Км
r.xx	Сам сопротивление экранного проводника, в Оме/Км
r.ab	Взаимное сопротивление между проводниками фазы, в Оме/Км
r.ax	Взаимное сопротивление между фазой и экранными проводниками, в Оме/Км
l.aa	Сам индуктивность проводника фазы, в Henries/Km
l.xx	Сам индуктивность экранного проводника, в Henries/Km
l.ab	Взаимная индуктивность между проводниками фазы, в Henries/Km
l.ax	Взаимная индуктивность между фазой и экранным проводником, в Henries/Km
cax	Емкость между проводником фазы и его экранным проводником, в Фараде/Км
c.xe	Емкость между экранным проводником и землей, в Фараде/Км
z.aa	Сам импеданс проводника фазы, в Оме/Км
z.xx	Сам импеданс экранного проводника, в Оме/Км
z.ab	Взаимный импеданс между проводниками фазы, в Оме/Км
z.ax	Взаимный импеданс между фазой и соответствующими экранными проводниками, в Оме/Км

Создание матриц RLC

Эти вычисленные сопротивления, импедансы и емкости должны быть организованы в 2N-by-2N матрицы, которые могут непосредственно использоваться в блоке Cable. Смотрите power_cable пример для примера о том, как создать блок, который представляет 4 кабеля с блоком Screen.

Матрицы RLC определяются следующим образом (пример дан для настройки с 3 кабелями):

$\begin{matrix} R = [\begin{matrix} r_{a a} & r_{a x} & r_{a b} & r_{a b} & r_{a b} & r_{a b} \\ r_{a x} & r_{x x} & r_{a b} & r_{a b} & r_{a b} & r_{a b} \\ r_{a b} & r_{a b} & r_{a a} & r_{a x} & r_{a b} & r_{a b} \\ r_{a b} & r_{a b} & r_{a x} & r_{x x} & r_{a b} & r_{a b} \\ r_{a b} & r_{a b} & r_{a b} & r_{a b} & r_{a a} & r_{a x} \\ r_{a b} & r_{a b} & r_{a b} & r_{a b} & r_{a x} & r_{x x} \end{matrix}] & L = [\begin{matrix} l_{a a} & l_{a x} & l_{a b} & l_{a b} & l_{a b} & l_{a b} \\ l_{a x} & l_{x x} & l_{a b} & l_{a b} & l_{a b} & l_{a b} \\ l_{a b} & l_{a b} & l_{a a} & l_{a x} & l_{a b} & l_{a b} \\ l_{a b} & l_{a b} & l_{a x} & l_{x x} & l_{a b} & l_{a b} \\ l_{a b} & l_{a b} & l_{a b} & l_{a b} & l_{a a} & l_{a x} \\ l_{a b} & l_{a b} & l_{a b} & l_{a b} & l_{a x} & l_{x x} \end{matrix}] \end{matrix}$

$C = [\begin{matrix} c_{a x} & - c_{a x} & 0000 \\ - c_{a x} & c_{a x} + c_{x e} \\ 000000 & c_{a x} & - c_{a x} \\ 0000 & - c_{a x} & c_{a x} + c_{x e} \\ 000000 & c_{a x} & - c_{a x} \\ 0000 & - c_{a x} & c_{a x} + c_{x e} \end{matrix}]$

Диалоговое окно

power_cableparam команда открывает пользовательский интерфейс (UI), который используется, чтобы задать параметры кабеля и вычислить электрический R, L, C параметры кабеля.

Параметры конфигурации

Number of cables: Задайте количество кабелей. Кабель состоит из внутреннего проводника фазы, внешнего экранного проводника и изолятора. Этот параметр определяет размерность R, L, и матрицы C можно следующим образом: 2N-by-2N, где N является количеством кабелей.
Frequency: Задайте частоту в герц, который будет использоваться, чтобы оценить параметры RLC.
Ground resistivity: Задайте наземное удельное сопротивление в ohm.meters.
Geometric mean distance between cables: Задайте Геометрическое среднее расстояние (GMD) между кабелями. Обнулите это значение, если Номер параметра кабелей определяется 1.
Comments: Используйте это окно, чтобы ввести комментарии, что вы хотите сохранить параметрами линии, например, уровнем напряжения, проводниковыми типами и другой информацией.

Параметры проводника фазы

Number of strands: Задайте количество скруток, содержавшихся в проводнике фазы.
Strand diameter: Задайте диаметр одной скрутки (в мм, cm, или m).
Resistivity: Задайте удельное сопротивление DC проводника в ohm*m.
Relative permeability: Задайте относительную проницаемость проводникового материала.
External diameter: Задайте проводник фазы вне диаметра (в мм, cm, или m).

Экранируйте проводниковые параметры

Resistivity

Задайте удельное сопротивление DC проводника в ohm*m.

Total section

Общий раздел экранного проводника (в mm^2, см^2 или м^2).

Экранное общее значение раздела иногда вводится в таблицах данных. Если вы не знаете это значение, можно вычислить его можно следующим образом:

Общий раздел = pi*r_out^2 – pi*r_in^2

где:

r_out является внешним радиусом экранного проводника

r_in является внутренним радиусом экранного проводника

Internal diameter

Задайте проводник фазы вне диаметра (в мм, cm, или m).

External diameter