power_cableparam

Вычислить параметры RLC радиальных медных кабелей с одним экраном, исходя из характеристик проводника и изолятора

Синтаксис

power_cableparam

Описание

Для набора N кабелей, power_cableparam вычисляет самодостаточные и взаимные импедансы, межфазный экран и экран для заземления емкостей радиальных кабелей с экраном.

power_cableparam функция предполагает, что кабель состоит из внутреннего медного фазного проводника с внешним сетчатым проводником с использованием материала изолятора из сшитого полиэтилена (XLPE).

Параметры кабеля и изолятора

На следующем рисунке показан типичный высоковольтный кабель.

В уравнениях используются следующие переменные:

N: Количество кабелей

n: число жил, содержащихся в фазном проводнике.

d - диаметр одной нити (м);

f: номинальная частота применения кабеля

r: радиус фазного проводника

pcir: относительная проницаемость фазного проводника

rint, rext: внутренний и внешний радиус экранного проводника

GMD: Среднее геометрическое расстояние между фазными проводниками.

start: Удельное сопротивление сетчатого проводника

ɛrax Относительная диэлектрическая проницаемость изолятора фазового экрана

ɛrxe Относительная диэлектрическая проницаемость изолятора наружного экрана

dax, Dax: внутренний и внешний диаметр изолятора фазового экрана

dxe, Dxe: внутренний и внешний диаметр изолятора внешнего экрана

Самоимпеданс фазного проводника (проводников

)

Самоимпеданс медного фазного проводника рассчитывается следующим образом:

$\begin{matrix} _{Zaa} =_{} R_{}_{} \frac{_{}}{_{}} \end{matrix}$

Сопротивление постоянного тока фазного проводника задается

$\begin{matrix} _{Rstart=}_{} \frac{}{_{}} ρCu1000SCu = (17 . \frac{8e −}{9)^{}} & 1000nδ ( \end{matrix}$ d/2) 2Ω/km

Сопротивление возврату земли задается

$\begin{matrix} _{}^{}^{} & Re=π2⋅10−4⋅fΩ/km \end{matrix}$

Частотный коэффициент задается

$\begin{matrix} _{} \frac{}{} & k1=0.0529⋅f0.3048⋅60units (Ом/км) \end{matrix}$

Расстояние до эквивалентного пути возврата земли определяется

$\begin{matrix} _{De} = \sqrt{_{} 1650αe / (} \\ {2āf}_{)} mαCu = & 17 . \end{matrix}$ 8e − 9Ω/m

Средний геометрический радиус фазного проводника задается как

$_{} GMRϕ=r⋅exp (\frac{-_{}}{}$ мкr4)

Самоимпеданс сетчатого проводника (проводников

)

Самоимпеданс экранирующего проводника рассчитывается следующим образом:

$\begin{matrix} _{Zxx} =_{} {RN}_{} +_{Re} + \frac{_{}}{{jk1log}_{}} ( \end{matrix}$ DeGMRN) Ом/км

Сопротивление постоянного тока сетчатого проводника задается

$\begin{matrix} _{RN} = \frac{}{} \end{matrix}$ α1000СОм/км

Средний геометрический радиус экранного проводника задается как

$_{GMRN} =_{} \frac{rint_{+ (}_{rext} -}{}$ rint) 2

Взаимный импеданс между фазным и экранным проводниками

Взаимный импеданс между фазным проводником и его соответствующим экранным проводником рассчитывается следующим образом.

$\begin{matrix} _{Zax} =_{} Re_{+} \frac{_{}}{{jk1log}_{}} ( & DeDn \end{matrix}$ ) Ом/км

Dn соответствует расстоянию между фазным проводником и средним радиусом экранирующего проводника.

Взаимный импеданс между фазными проводниками

Если моделируется более одного кабеля (N > 1), взаимный импеданс между N фазными проводниками рассчитывается следующим образом.

$\begin{matrix} _{Zab} =_{} Re_{+} \frac{_{}}{jk1log (} & DeGMD \end{matrix}$ ) Ом/км

В общем, среднее геометрическое расстояние (GMD) между фазными проводниками данного набора кабелей можно рассчитать следующим образом.

$\sqrt[GMD=∏1ndxyn]{_{}^{}_{}}$

где n - общее число расстояний между проводниками. Однако значение GMD не рассчитывается функцией и должно быть указано непосредственно как входной параметр.

Емкость между фазным и экранным проводниками

Емкость между фазным проводником и соответствующим ему экранным проводником рассчитывается следующим образом.

$\begin{matrix} _{Cax} \frac{=}{} \frac{10.3048 (_{}}{{0,00736αraxlog}_{(}_{}} & Dax/dax)) \end{matrix}$ мкФ/км

В этом уравнении принимается материал изолятора из сшитого полиэтилена (XLPE).

Емкость между проводником экрана и землей

Это же уравнение используется для вычисления емкости между проводником экрана и землей

$\begin{matrix} _{Cxe} \frac{=}{} \frac{10.3048 (_{}}{{0,00736αrxelog}_{(}_{}} & Dxe/dxe)) \end{matrix}$ мкФ/км

Емкость между фазными проводниками

Емкостной эффект между фазными проводниками незначителен и поэтому не вычисляется функцией power_cableparam.

Входные аргументы

[r,l,c,z] = power_cableparam(CableData) вычисляет импедансы и емкости данного набора кабелей с сетчатым проводником. Характеристики проводника и изолятора приведены в CableParam структура со следующими полями:

Область	Описание
`N`	количество кабелей
f	частота в герцах, используемая для оценки параметров RLC
rh0_e	удельное сопротивление земли (в ом.
n_ba	количество жил, содержащихся в одном фазном проводнике
d_ba	диаметр одной нити (в м)
rho_ba	Удельное сопротивление постоянного тока проводника в Ом * м.
mu_r_ba	относительная проницаемость материала проводника.
D_a	внешний диаметр фазного проводника (в м)
rho_x	Удельное сопротивление постоянного тока сетчатого проводника в Ом * м.
S_x	Общее сечение сетчатого проводника (в м ^ 2)
d_x	внутренний диаметр проводника экрана (в м)
D_x	внешний диаметр проводника экрана (в м)
GMD_phi	Среднее геометрическое расстояние между кабелями.
d_iax	внутренний диаметр изолятора фазового экрана (в м)
D_iax	внешний диаметр изолятора фазового экрана (в м)
epsilon_iax	относительная диэлектрическая проницаемость материала изолятора фазового экрана.
d_ixe	внутренний диаметр изолятора наружного экрана (в м)
D_ixe	внешний диаметр изолятора наружного экрана (в м)
epsilon_ixe	относительная диэлектрическая проницаемость материала внешнего экранирующего изолятора.

Выходные аргументы

Выходные аргументы имеют вид структурных переменных со следующими полями:

Переменная, поле	Описание
`r.aa`	Самостойкость фазного проводника, в Ом/км
r.xx	Самостойкость сетчатого проводника, в Ом/км
r.ab	Взаимное сопротивление между фазными проводниками, в Ом/км
r.ax	Взаимное сопротивление между фазным и экранным проводниками, в Ом/км
l.aa	Самоиндуктивность фазного проводника, в Henries/Km
l.xx	Самоиндуктивность экранного проводника, в Henries/Km
l.ab	Взаимная индуктивность между фазными проводниками, в Henries/Km
l.ax	Взаимная индуктивность между фазой и сетчатым проводником, в Henries/Km
c.ax	Емкость между фазным проводником и его сетчатым проводником, в Фараде/км
c.xe	Емкость между проводником экрана и землей, в Фараде/км
z.aa	Самоимпеданс фазного проводника, в Ом/км
z.xx	Самоимпеданс сетчатого проводника, в Ом/км
z.ab	Взаимный импеданс между фазными проводниками, в Ом/км
z.ax	Взаимный импеданс между фазой и соответствующими проводниками экрана, в Ом/км

Построение матриц RLC

Эти вычисленные сопротивления, импедансы и емкости должны быть организованы в 2N-by-2N матрицы, которые могут непосредственно использоваться в кабельном блоке. См. раздел power_cable пример построения блока, представляющего 4-Cables с блоком Screen.

Матрицы RLC определяются следующим образом (пример приведен для конфигурации с 3 кабелями):

$\begin{matrix} R = \begin{matrix} _{[} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \end{matrix} & raaraxrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabrabraxxx] \begin{matrix} L_{=} & _{[} & _{} & _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} & _{} & _{} & _{} \end{matrix} \end{matrix}$ laalaxlablablablablablaxxlablablababablababababable

$\begin{matrix} _{} & _{} \\ _{} & _{}_{} \\ _{} & _{} \\ _{} & _{}_{} \\ _{} & _{} \\ _{} & _{}_{C = [cax−cax0000−caxcax+cxe000000cax−cax0000−caxcax+cxe000000cax−cax0000−caxcax+cxe} \end{matrix}]$

Диалоговое окно

power_cableparam открывает пользовательский интерфейс (UI), используемый для задания параметров кабеля и вычисления параметров электрического кабеля R, L, C.

Параметры конфигурации

Количество кабелей: Укажите количество кабелей. Кабель состоит из проводника внутренней фазы, проводника внешнего экрана и изолятора. Этот параметр определяет размерность матриц R, L и C следующим образом: 2N-by-2N, где N - количество кабелей.
Частота: Укажите частоту в герцах, которая будет использоваться для оценки параметров RLC.
Удельное сопротивление земли: Задайте удельное сопротивление земли в ohm.meters.
Среднее геометрическое расстояние между кабелями: Укажите среднее геометрическое расстояние (GMD) между кабелями. Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Number of cables значение 2 или выше.
Комментарии: Это окно используется для ввода комментариев, которые необходимо сохранить с параметрами линии, например, уровнем напряжения, типами проводников и другой информацией.

Параметры фазного проводника

Количество нитей: Укажите количество жил, содержащихся в фазном проводнике.
Диаметр пряди: Укажите диаметр одной пряди (в мм, см или м.).
Удельное сопротивление: Задайте удельное сопротивление постоянного тока проводника в Ом * м.
Относительная проницаемость: Укажите относительную проницаемость материала проводника.
Наружный диаметр: Укажите внешний диаметр фазного проводника (в мм, см или м.).

Параметры проводника экрана

Удельное сопротивление

Задайте удельное сопротивление постоянного тока проводника в Ом * м.

Общий раздел

Общее сечение экранного проводника (в мм ^ 2, см ^ 2 или м ^ 2).

Общее значение сечения экрана иногда указывается в листах данных. Если это значение неизвестно, его можно вычислить следующим образом:

Общее сечение = pi * r _ out ^ 2 - pi * r _ in ^ 2

где:

r_out - внешний радиус экранного проводника

r_in - внутренний радиус экранного проводника

Внутренний диаметр

Укажите внешний диаметр фазного проводника (в мм, см или м.).

Наружный диаметр

Укажите внешний диаметр фазного проводника (в мм, см или м.).

Параметры изолятора фазового экрана

Относительная диэлектрическая проницаемость: Укажите относительную диэлектрическую проницаемость материала фазового экрана.
Внутренний диаметр: Укажите внешний диаметр фазного проводника (в мм, см или м.).
Наружный диаметр: Укажите внешний диаметр фазного проводника (в мм, см или м.).

Параметры изолятора внешнего экрана

Относительная диэлектрическая проницаемость: Укажите относительную диэлектрическую проницаемость материала наружного экрана.
Внутренний диаметр: Укажите внешний диаметр фазного проводника (в мм, см или м.).
Наружный диаметр: Укажите внешний диаметр фазного проводника (в мм, см или м.).

Кнопки

Загрузить типовые данные: Загрузите кабельные параметры по умолчанию, которым предоставляют программное обеспечение Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems. Открытие окна браузера, в котором можно выбрать DefaultCableParameters.mat файл, представляющий четырехкабельную конфигурацию, используемую в power_cable пример.
Загрузить данные пользователя: Открытие окна браузера, в котором можно выбрать собственные данные кабеля. Выберите требуемый .mat файл.
Сохранить: Сохранение данных кабеля путем создания .mat файл, содержащий информацию GUI и данные кабеля.
Вычислить матрицы RLC: Вычисляет матрицы RLC для данного кабеля. После завершения вычисления параметров результаты отображаются в новом окне, озаглавленном Display RLC Values. Для получения дополнительной информации об этом окне см. раздел Просмотр GUI значений RLC. Полученные результаты имеют форму 2N-by-2N матриц RLC, которые могут быть непосредственно использованы в кабельном блоке. Пример см. в разделе 4 кабеля с экранным блоком в power_cable пример.

Просмотр GUI значений RLC

Если щелкнуть Вычислить матрицы RLC (Compute RLC matrices), откроется окно Показать значения RLC (Display RLC Values). В этом окне можно просматривать и загружать параметры в рабочее пространство и в модели линий передачи.

Частота и сопротивление земли, используемые для оценки матриц R, L и C, отображаются первыми. Затем отображаются вычисленные параметры RLC.

Примечание

Параметры R, L и C всегда отображаются соответственно в омах/км, хенриях/км и фарадах/км, даже если входные параметры задаются в английских единицах.

Если число фазных проводников равно 3 или 6, отображаются также параметры симметричных компонентов:

Для трехфазной линии (одна схема) векторы R10, L10 и C10 двух значений отображаются для значений RLC с положительной последовательностью и нулевой последовательностью.
Для шестифазной линии (двух соединенных трехфазных цепей) отображаются векторы R10, L10 и C10 пяти значений, содержащие следующие параметры RLC-последовательности: положительная последовательность и нулевая последовательность схемы 1, взаимная нулевая последовательность между схемой 1 и схемой 2, положительная последовательность и нулевая последовательность схемы 2.

Отправка параметров RLC в рабочую область: Отправляет матрицы R, L и C, а также параметры симметричных компонентов в рабочую область MATLAB ®. В рабочей области создаются следующие переменные: R_matrix, L_matrix, C_matrix и R10, L10, C10 для симметричных компонентов.
Передача параметров RLC в блок: Отправляет параметры RLC в один из следующих трех блоков, выбранных ранее в модели: блок линии распределенных параметров (матрицы или параметры последовательности RLC), блок линии однофазной секции PI (требуется одна размерная матрица) или блок линии трехфазной секции PI (только компоненты последовательности).
Выбранный блок: Подтверждение выбора блока. Имя выбранного блока появится в левом окне.
Матрицы RLC: Загружает матрицы RLC в выбранный блок.
Последовательности: Загрузка параметров последовательности RLC в выбранный блок.
Создание отчета: Создание файла, XXX.rep, содержащий входные параметры линии и вычисленные параметры RLC. Откроется редактор MATLAB для отображения содержимого XXX.rep файл.
Закрыть: Закрытие окна Просмотр значений RLC.

Примеры

Для примера использования power_cableparam , см. power_cable модель.

См. также

power_lineparam

Документация