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

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

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

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

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

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

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

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

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 Генри/Км
l.xx	Сам индуктивность экранного проводника, в Генри/Км
l.ab	Взаимная индуктивность между проводниками фазы, в Генри/Км
l.ax	Взаимная индуктивность между фазой и экранным проводником, в Генри/Км
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 блоком Screen.

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

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

$C = [\begin{matrix} c_{a x} & - c_{a x} & 0 & 0 & 0 & 0 \\ - c_{a x} & c_{a x} + c_{x e} & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & c_{a x} & - c_{a x} & 0 & 0 \\ 0 & 0 & - c_{a x} & c_{a x} + c_{x e} & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & c_{a x} & - c_{a x} \\ 0 & 0 & 0 & 0 & - c_{a x} & c_{a x} + c_{x e} \end{matrix}]$

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. Чтобы включить этот параметр, установите Number of cables на 2 или выше.
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

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

Параметры изолятора экрана фазы

Relative permittivity: Задайте относительную проницаемость материала экрана фазы.
Internal diameter: Задайте проводник фазы вне диаметра (в мм, cm, или m).
External diameter: Задайте проводник фазы вне диаметра (в мм, cm, или m).

Внешние экранные параметры изолятора

Relative permittivity: Задайте относительную проницаемость материала внешнего экрана.
Internal diameter: Задайте проводник фазы вне диаметра (в мм, cm, или m).
External diameter: Задайте проводник фазы вне диаметра (в мм, cm, или m).

Кнопки

Load typical data: Загрузите параметры кабеля по умолчанию, которым предоставляют программное обеспечение Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems. Открывает окно браузера, где можно выбрать DefaultCableParameters.mat файл, который представляет настройку с четырьмя кабелями, используемую в power_cable пример.
Load user data: Открывает окно браузера, позволяющее вам выбирать ваши собственные данные о кабеле. Выберите желаемый .mat файл.
Save: Сохраняет ваши данные о кабеле путем генерации .mat файл, который содержит информацию о графический интерфейсе пользователя и данные о кабеле.
Compute RLC matrices: Вычисляет матрицы RLC для данного кабеля. После завершения расчета параметров результаты отображены в новом окне, назвал Отображение Значения RLC. Для получения дополнительной информации об этом окне смотрите Отображение графический интерфейс пользователя Значений RLC. Полученные результаты имеют форму 2N-by-2N RLC матрицы, которые могут непосредственно использоваться в блоке кабеля. Для примера смотрите эти 4 Кабеля с экранным блоком в power_cable пример.

Отобразите графический интерфейс пользователя значений RLC

Когда вы нажимаете Compute RLC matrices, окно Display RLC Values открывается. В этом окне можно просмотреть и загрузить параметры в рабочую область и в модели линии электропередачи.

Частота и наземное удельное сопротивление, используемое для оценки R, L, и матриц C, отображены сначала. Затем вычисленные параметры RLC отображены.

Примечание

R, L, и параметры C всегда отображаются соответственно в Омах/км, Генри/км и фарадах/км, даже если английские модули задают входные параметры.

Если количество проводников фазы равняется 3 или 6, симметричные параметры компонента также отображены:

Для трехфазной линии (одна схема), R10, L10 и векторы C10 из двух значений отображены для положительной последовательности и нулевой последовательности значения RLC.
Для шестифазовой линии (две двойных трехфазных схемы), отображены R10, L10 и векторы C10 из пяти значений, содержащих следующие параметры последовательности RLC: положительная последовательность и нулевая последовательность схемы 1, взаимная нулевая последовательность между схемой 1 и схемой 2, положительная последовательность и нулевая последовательность схемы 2.

Send RLC parameters to workspace: Отправляет R, L, и матрицы C, а также симметричные параметры компонента к рабочей области MATLAB^®. Следующие переменные создаются в вашей рабочей области: R_matrix, L_matrix, C_matrix, и R10, L10, C10 для симметричных компонентов.
Send RLC parameters to block: Отправляет параметры RLC в один из следующих трех блоков, которые вы ранее выбрали в своей модели: блок Distributed Parameters Line (или матрицы или последовательность параметры RLC), однофазный блок PI Section Line (одна требуемая матрица размерности) или блок Three-Phase PI Section Line (только компоненты последовательности).
Selected block: Подтверждает выделение блока. Имя выбранного блока появляется в левом окне.
RLC Matrices: Загрузки матрицы RLC в выбранный блок.
Sequences: Загрузки параметры последовательности RLC в выбранный блок.
Create a report: Создает файл, XXX.rep, содержание линии ввело параметры и вычисленные параметры RLC. Редактор MATLAB открывается, чтобы отобразить содержимое XXX.rep файл.
Close: Закрывает окно Display RLC Values.

Примеры

Для примера с помощью power_cableparam функционируйте, смотрите power_cable модель.

Смотрите также

power_lineparam

Документация