power_cableparam

Вычисление параметров RLC радиальных медных кабелей с одним экраном на основе характеристик проводника и изолятора

Синтаксис

power_cableparam

Описание

Для набора N кабелей, power_cableparam вычисляет само- и взаимные импедансы, фазу-экран и экран для заземления емкостей радиальных кабелей с экраном.

The power_cableparam функция принимает, что кабель состоит из внутреннего медного фазового проводника с внешним экранирующим проводником, с использованием сшитого полиэтиленового (XLPE) изоляционного материала.

Параметры кабеля и изолятора

Следующий рисунок показывает типовой высоковольтный кабель.

Переменные, используемые в уравнениях:

N: Количество кабелей

n: количество прядей, содержащихся в фазе проводнике.

d: диаметр одной цепи (м)

f: номинальная частота применения кабеля

r: радиус проводника фазы

.r r: относительная проницаемость фазового проводника

rint, rext: внутренний и внешний радиус проводника экрана

GMD: Среднее геометрическое расстояние между проводниками фазы.

- Сопротивление сетчатого проводника

ɛ<reservedrangesplaceholder0>: Относительная диэлектрическая проницаемость изолятора фазового экрана

ɛ<reservedrangesplaceholder0>: Относительная диэлектрическая проницаемость внешнего экранного изолятора

dax,Dax: внутренний и внешний диаметр изолятора фазового экрана

dxe,Dxe: внутренний и внешний диаметр внешнего изолятора экрана

Самоимпеданс фазового проводника (проводников

)

Автоимпеданс медной фазы проводника вычисляется следующим образом

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

Сопротивление постоянного тока фазы проводника определяется

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

Сопротивление возврата земли задается как

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

Частотный коэффициент задается как

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

Расстояние до эквивалентного пути возврата земли задается как

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

Средний геометрический радиус проводника фазы задается как

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

Собственное сопротивление проводников экрана

Автоимпеданс проводника экрана вычисляется следующим образом

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

Сопротивление постоянного тока проводника экрана определяется

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

Геометрический средний радиус проводника экрана задается как

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

Взаимное сопротивление между фазой и проводниками экрана

Взаимное импеданс между проводником фазы и соответствующим проводником экрана 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 среднему радиусу проводника экрана.

Взаимное сопротивление между проводниками фазы

Если моделируется более одного кабеля (N > 1), взаимный импеданс между N-фазными проводниками 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 целом, Среднее Геометрическое Расстояние (GMD) между фазными проводниками данного набора кабелей может быть вычислено следующим образом

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

где n - общее количество расстояний между проводниками. Однако значение GMD не вычисляется функцией и должно быть задано непосредственно как вход параметр.

Емкость между фазой и экранными проводниками

Емкость между проводником фазы и соответствующим проводником экрана вычисляется следующим образом

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

Материал изолятора из сшитого полиэтилена (XLPE) принят в этом уравнении.

Емкость между проводником экрана и землей

То же уравнение используется для вычисления емкости между проводником экрана 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, следовательно, не вычисляется функцией power_cableparam.

Входные параметры

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

Область	Описание
`N`	количество кабелей
f	частота в герце, которая будет использоваться для оценки параметров RLC
rh0_e	сопротивление земли (в ом.метрах)
n_ba	количество цепей, содержащихся в одном фазном проводнике
d_ba	диаметр одной пряди (в м)
rho_ba	Постоянное сопротивление проводника в омах * м.
mu_r_ba	относительная проницаемость материала проводника.
D_a	наружный диаметр фазового проводника (в м)
rho_x	Постоянное сопротивление ситового проводника в омах * м.
S_x	Общая секция экранного 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 изолятора наружного экрана.

Выходные аргументы

Выходные аргументы имеют форму структурных переменных со следующими полями:

Переменная, поле	Описание
`r.aa`	Самоустойчивость фазы проводника, в Ом/Км
r.xx	Самоустойчивость проводника экрана, в Ом/Км
r.ab	Взаимное сопротивление между проводниками фазы, в Ом/Км
r.ax	Взаимное сопротивление между фазой и ситовыми проводниками, в Ом/Км
l.aa	Индуктивность фазы проводника, в Henries/км
l.xx	Индуктивность проводника экрана, в Henries/Km
l.ab	Взаимная индуктивность между проводниками фазы, в Henries/км
l.ax	Взаимная индуктивность между фазой и проводником экрана, в Henries/км
c.ax	Емкость между проводником фазы и его проводником экрана, в Farad/км
c.xe	Емкость между проводником экрана и землей, в Farad/км
z.aa	Собственное сопротивление фазы проводника, в Ом/Км
z.xx	Собственное сопротивление проводника экрана, в Ом/Км
z.ab	Взаимное сопротивление между проводниками фазы, в Ом/Км
z.ax	Взаимное сопротивление между фазой и соответствующими проводниками экрана, в Ом/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, как создать блок, который представляет 4-Cables с блоком Screen.

Матрицы RLC заданы следующим образом (пример приведен для строения 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 для определения параметров кабеля и вычисления параметров электрического кабеля R, L, C.

Параметры конфигурации

Number of cables: Укажите количество кабелей. Кабель состоит из внутреннего проводника фазы, внешнего проводника экрана и изолятора. Этот параметр определяет размерность матриц R, L и C следующим образом: 2N-by-2N, где N - количество кабелей.
Frequency: Задайте частоту в герце, которая будет использоваться для оценки параметров RLC.
Ground resistivity: Определить сопротивление грунта в ohm.meters.
Geometric mean distance between cables: Задайте среднее геометрическое расстояние (GMD) между кабелями. Чтобы включить этот параметр, установите Number of cables равным 2 или выше.
Comments: Это окно используется для ввода комментариев, которые требуется сохранить с параметрами линии, например, уровнем напряжения, типами проводников и другой информацией.

Фаза параметров проводника

Number of strands: Задайте количество цепей, содержащихся в проводнике фазы.
Strand diameter: Задайте диаметр одной пряди (в мм, см или м).
Resistivity: Задайте постоянное сопротивление проводника в оме * м.
Relative permeability: Задайте относительную проницаемость материала проводника.
External diameter: Задайте наружный диаметр проводника фазы (в мм, см или м).

Параметры проводника экрана

Resistivity

Задайте постоянное сопротивление проводника в оме * м.

Total section

Общая секция сетчатого проводника (в мм ^ 2, см ^ 2 или м ^ 2).

Общее значение сечения экрана иногда указывается в таблицах данных. Если вы не знаете этого значения, можно вычислить его следующим образом:

Общее сечение = pi * r_out ^ 2 - pi * r_in ^ 2

где:

r_out - внешний радиус проводника экрана

r_in - внутренний радиус проводника экрана

Internal diameter

Задайте наружный диаметр проводника фазы (в мм, см или м).

External diameter

Задайте наружный диаметр проводника фазы (в мм, см или м).

Параметры изолятора фазового экрана

Relative permittivity: Задайте относительную диэлектрическую проницаемость материала фазового экрана.
Internal diameter: Задайте наружный диаметр проводника фазы (в мм, см или м).
External diameter: Задайте наружный диаметр проводника фазы (в мм, см или м).

Параметры изолятора наружного экрана

Relative permittivity: Задайте относительную диэлектрическую проницаемость материала с внешним экраном.
Internal diameter: Задайте наружный диаметр проводника фазы (в мм, см или м).
External diameter: Задайте наружный диаметр проводника фазы (в мм, см или м).

Кнопки

Load typical data: Загрузите параметры кабеля по умолчанию, предоставляемые программным Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems. Открывает окно браузера, в котором можно выбрать DefaultCableParameters.mat файл, который представляет строение с четырьмя кабелями, используемую в power_cable пример.
Load user data: Открывает окно браузера, в котором можно выбрать собственные данные кабеля. Выберите нужную .mat файл.
Save: Сохраняет данные кабеля путем генерации .mat файл, содержащий информацию о графическом интерфейсе пользователя и данные о кабеле.
Compute RLC matrices: Вычисляет матрицы RLC для данного кабеля. После завершения расчета параметров результаты отображаются в новом окне, озаглавленном «Отображение значений RLC». Для получения дополнительной информации об этом окне см. раздел «Отображение графического интерфейса пользователя значений RLC». Полученные результаты имеют форму 2N-by-2N матриц RLC, которые могут быть непосредственно использованы в блоке кабеля. Для получения примера смотрите 4 Кабеля с экранным блоком в power_cable пример.

Отображение графического интерфейса пользователя значений RLC

При клике по Compute RLC matrices откроется окно Отобразить значения RLC. В этом окне можно просмотреть и загрузить параметры в рабочую область и в модели линии электропередачи.

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, ставках/км и фарадах/км, даже если в английских модулях заданы входные параметры.

Если количество проводников фазы равно 3 или 6, также отображаются параметры симметричного компонента:

Для трехфазной линии (одна схема) R10, L10 и C10 векторы двух значений отображаются для значений RLC положительной последовательности и нулевой последовательности.
Для шестифазной линии (две связанные трехфазные схемы) отображаются R10, L10 и C10 векторы пяти значений, содержащих следующие параметры RLC последовательности: положительная и нулевая последовательности схемы 1, взаимная нулевая последовательность между схемой 1 и схемой 2, положительная последовательность и нулевая последовательность схемы 2.

Send RLC parameters to workspace: Отправляет матрицы R, L и C, а также симметричные параметры компонента в MATLAB^® рабочей области. Следующие переменные созданы 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 вашей модели: блок Distributed Parameters Line (матрицы или параметры последовательного RLC), блок однофазного PI Section Line (требуется матрица размерности) или блок Трехфазного PI Section Line (только компоненты последовательности).
Selected block: Подтверждает выбор блока. Имя выбранного блока появится в левом окне.
RLC Matrices: Загружает матрицы в выбранный блок.
Sequences: Загружает параметры последовательности RLC в выбранный блок.
Create a report: Создает файл, XXX.rep, содержащий входные параметры линии и вычисленные параметры RLC. Откроется редактор MATLAB, чтобы отобразить содержимое XXX.rep файл.
Close: Закрывает окно Отображение значений RLC.

Примеры

Для примера использование power_cableparam function, см. power_cable модель.

См. также

power_lineparam

Документация