IEC TR3 61597-1995 Overhead electrical conductors - Calculation methods for stranded bare conductors Technical Report Type 3《架空导线 绞股导线计算方法 3型技术报告》.pdf

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1、RAPPORT TECHNIQUE TECHNICAL REPORT CE1 I EC 1597 Premire dition First edition 1995-05 Conducteurs pour lignes lectriques ariennes - Mthodes de calcul applicables aux conducteurs cbls Overhead electrical conductors - Calculation methods for stranded bare conductors Numro de rfrence Reference number C

2、EMEC 1597: 1995 Copyright International Electrotechnical Commission Provided by IHS under license with IECNot for ResaleNo reproduction or networking permitted without license from IHS-,-,-Numros des publications Depuis le 1 er janvier 1997, les publications de la CE1 sont numrotes partir de 60000.

3、Publications consolides Les versions consolides de certaines publications de la CE1 incorporant les amendements sont disponibles. Par exemple, les numros ddition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent respectivement la publication de base, la publication de base incorporant lamendement 1, et la publication de ba

4、se incorporant les amendements 1 et 2. Validit de la prsente publication Le contenu technique des publications de la CE1 est constamment revu par la CE1 afin quil reflte ltat actuel de la technique. Des renseignements relatifs la date de reconfirmation de la publication sont disponibles dans le Cata

5、logue de la CEI. Les renseignements relatifs des questions ltude et des travaux en cours entrepris par le comit technique qui a tabli cette publication, ainsi que la liste des publications tablies, se trouvent dans les documents ci- dessous: Site web de la CEI* Catalogue des publications de la CE1 P

6、ubli annuellement et mis jour rgulirement (Catalogue en ligne) Disponible la fois au site web. de la CEI et comme priodique imprim Bulletin de la CE1 Terminologie, symboles graphiques et littraux En ce qui concerne la terminologie gnrale, le lecteur se reportera la CE1 60050: Vocabulaire Electro- te

7、chnique International (VEI). Pour les symboles graphiques, les symboles littraux et les signes dusage gnral approuvs par la CEI, le lecteur consultera la CE1 60027: Symboles littraux a utiliser en lectrotechnique, la CE1 6041 7: Symboles graphiques utilisables sur le matriel. Index, rele ve et compi

8、lation des feuilles individuelles, et la CE1 60617: Symboles graphiques pour schmas. * Voir adresse lT where RT and Psoi, prad and Pconv are calculated from equations (3), (4), and (5). is the electrical resistance of conductor at a temperature T(R/m) (7) 3.9 Determination of the maximum permissible

9、 aluminium temperature The maximum permissible aluminium temperature is determined either from the econo- mical optimization of losses or from the maximum admissible loss of tensile strength in aluminium. In all cases, appropriate clearances under maximum temperature have to be checked and maintaine

10、d. 3.1 O Equation (8) enables the current carrying capacity (CCC) of any conductor in any condition to be calculated. Calculated values of current carrying capacity As a reference, the tables in annex A gives the CCC of the recommended conductor sizes2 under the following conditions. It is important

11、 to note that any change to these conditions (specially with wind speed and ambient temperature) will result in different CCC which will have to be recalculated according to above equation (8): - speed of cross wind (90 to the line), v = 1 m/s - intensity of solar radiation, Si = 900 W/m2 - solar ab

12、sorption coefficient, y = 0,5 - emissivity with respect to black body, K, = 0,6 - aluminium temperature T2 = 353 K and 373 K (equal to 80 OC and 100 OC) - ambient temperature, T, = 293 K (= 20 OC) - frequency = 50 Hz (values for 60 Hz are very close, usually within 2 %) 2, In this document conductor

13、 sizes are those recommended in IEC 1089. Copyright International Electrotechnical Commission Provided by IHS under license with IECNot for ResaleNo reproduction or networking permitted without license from IHS-,-,-1597 0 CEI:1995 - 20 - 4 Rsistance en courant alternatif, ractances inductive et capa

14、citive 4.1 Gnralits La rsistance lectrique dun conducteur toronn est fonction de la nature du matriau, de sa longueur, de sa section droite et du pas dassemblage. Les valeurs nominales de la rsistance en courant continu (CC) sont dj dfinies dans la CE1 1089 une temprature de 20 OC, pour une gamme de

15、 rsistances suprieure 0,02 Wkm. Afin dvaluer la rsistance lectrique dautres tempratures. un facteur de correction doit tre appliqu la rsistance 20 OC. La rsistance en courant alternatif (CA) une temprature donne Test calcule partir de la rsistance en courant continu (CC), corrige la temprature T et

16、en considrant lincrment deffet de peau qui reflte laugmentation de la rsistance apparente du conducteur cause par la non-homognit de la densit de courant. Les autres effets importants dus au courant alternatif sont les ractances inductive et capacitive. Elles peuvent tre divises en deux termes: le p

17、remier d au flux travers un rayon de 0,30 m, et le second qui reprsente la ractance entre un rayon de 0,30 m et le conducteur quivalent de retour. Seul le premier terme de ces deux ractances est donn dans les tableaux de lannexe B. Les mthodes de calcul adoptes dans cet article sont fondes sur IAlum

18、inum Electrical Conductor Handbook de IAluminum Association et sur le Transmission Line Reference Book for345 kV and above de IElectrical Power Research Institute (EPRI). 4.2 Rsistance en courant alternatif (CA) La rsistance en courant alternatif (CA) est calcule partir de la rsistance en courant co

19、ntinu (CC) la mme temprature. La rsistance en courant continu dun conducteur augmente linairement avec la temprature, selon lquation suivante: Tz = RT1 + a (TZ - (9) o RT1 est la rsistance en courant continu la temprature Ti RT2 est ia rsistance en courant continu la temprature T2 a est le coefficie

20、nt de temprature de la rsistance lectrique la temprature Tl Dans ce chapitre, les valeurs RTl sont celles de la rsistance en courant continu 20 OC figurant dans la CE1 1089. Les coefficients de temprature de la rsistance 20 OC sont: - pour le type AI a = 0,00403 K- - pour les types A2 et A3 a= 0,003

21、60 K-l A partir de ces valeurs 20 OC, les rsistances en courant continu ont t calcules pour des tempratures de 50 OC, 80 OC et 100 OC. Copyright International Electrotechnical Commission Provided by IHS under license with IECNot for ResaleNo reproduction or networking permitted without license from

22、IHS-,-,-15970 IEC:1995 -21 - 4 Alternating current resistance, inductive and capacitive reactances 4.1 General The electrical resistance of a conductor is a function of the conductor material, length, cross-sectional area and the effect of the conductor lay. In more accurate calculations, it also de

23、pends on current and frequency. The nominal values of DC resistance are defined in IEC 1089 at 20 OC temperature for a range of resistance exceeding 0,02 SZ/km. In order to evaluate the electrical resistance at other temperatures, a correction factor has to be applied to the resistance at 20 OC. The

24、 alternating current (AC) resistance at a given temperature Tis calculated from the DC resistance, corrected to the temperature T and considering the skin effect increment on the conductor that reflects the increased apparent resistance caused by the inequality of current density. The other importan

25、t effects due to the alternating current are the inductive and capacitive reactances. They can be divided into two terms: the first one due to flux within a radius of 0.30 m and the second which represents the reactance between 0,30 m radius and the equivalent return conductor. Only the first term o

26、f both reactances is listed in tables of annex 6. The methods of calculation adopted in this clause are based on the Aluminum Electrical Conducfor Handbook of The Aluminum Association and on the Transmission Line Reference Book for 345 kV and above of the Electric Power Research Institute (EPRI). 4.

27、2 Alternating current (AC) resistance The AC resistance is calculated from the DC resistance at the same temperature. The DC resistance of a conductor increases linearly with the temperature, according to the following equation: RT2 = RTi (TZ - (9) where RT, RT2 a is the OC resistance at temperature

28、 T, is the DC resistance at temperature T2 is the temperature coefficient of electrical resistance at temperature i, In this chapter, RT! corresponds to the DC resistance at 20 OC given in IEC 1089. The temperature coefficients of resistance at 20 OC are the following: - for type Al aluminium: O! =

29、0,00403 K- - for types A2 and A3 aluminium: a = 0,00360 K- Based on these values at 20 OC, the OC resistances have been calculated for temperatures of 50 OC, 80 OC and 100 OC. Copyright International Electrotechnical Commission Provided by IHS under license with IECNot for ResaleNo reproduction or n

30、etworking permitted without license from IHS-,-,- 22 - 15970 CEI:1995 La resistance en courant alternatif du conducteur est plus leve que la rsistance en courant continu principalement a cause de leffet de peau. Lorigine de ce phnomne peut tre explique par le fait que la partie interne du conducteur

31、 a une inductance plus leve que la partie externe, car la partie interne prouve plus de lignes de flux. Comme la chute de tension tout au long du conducteur doit tre ncessairement la mme a travers toute la section transversale, il y aura une concentration du courant dans la partie externe du conduct

32、eur, augmentant ainsi la rsistance effective. Diverses mthodes existent pour calculer le rapport entre les rsistances en courant continu et en courant alternatif. Les valeurs donnes en annexe B pour la rsistance en courant alternatif sont bases sur lune des mthodes lI3 pratiques dans lindustrie. Dan

33、s le cas des conducteurs ayant une me de fils dacier (conducteurs Ax/Sxy), le flux magntique dans lme varie en fonction du courant, de sorte que le rapport CNCC varie galement, particulirement quand le nombre de couches de fils daluminium est impair car il y a alors un dsquilibre de la force magntom

34、otrice d aux sens opposs des couches adjacentes. Quoique cet effet magntique peut tre significatif dans certains conducteurs Ax/Sxy couche unique et modr dans les conducteurs 3 couches, les valeurs de la rsistance en CA pour ces types de conducteurs ont t calcules sans tenir compte de cette influenc

35、e. De plus amples informations et des comparaisons plus compltes, ainsi quune valuation du flux magntique et du dsquilibre de la force magntomotrice figurent dans le chapitre 3 de I Aluminum Electrical Conductor Handbook. II existe dautres facteurs qui exercent une influence mineure sur la rsistance

36、 du conducteur, par exemple Ihystrsis et les courants de Foucault, non seulement dans les conducteurs mais galement dans les parties mtalliques adjacentes. Elles sont habituellement estimes par des essais rels et leurs effets nont pas t pris en compte dans cet article. 4.3 Ractance inductive La ract

37、ance inductive des conducteurs toronns est calcule en tenant compte des lignes de flux cres par le courant circulant dans les conducteurs. Afin de rendre les calculs plus faciles, la ractance inductive est divise en deux termes: a) le premier prend en compte le flux magntique travers un rayon de 0,3

38、 m4); b) le deuxime prend en compte le flux magntique partir de 0,3 m jusquau conducteur de retour quivalent. La sparation des ractances a t propose lorigine par Lewis I et le rayon de 0,3 m a t utilis par tous les concepteurs et fabricants de conducteurs et est utilise ici afin de permettre une com

39、paraison des caractristiques des nouvelles sries de conducteurs avec les anciennes. Les avantages de cette mthode sont que le terme a) est un facteur gomtrique (fonction des dimensions du conducteur) tandis que le terme b) dpend uniquement de la sparation entre conducteurs et phases de la ligne. Com

40、me il est indiqu prcdemment dans cet article, seul le premier terme a) est donn ici tandis que le terme b) peut tre obtenu dans la littrature technique courante. 3, Les chiffres entre crochets renvoient la bibliographie en annexe C. 4, La valeur exacte est de 0,3048. Copyright International Electrot

41、echnical Commission Provided by IHS under license with IECNot for ResaleNo reproduction or networking permitted without license from IHS-,-,-1597 0 IEC:1995 - 23 - The AC resistance of the conductor is higher than the DC resistance mainly because of the “skin effect“. The cause of this phenomenon ca

42、n be explained by the fact that the inner portion of the conductor has a higher inductance than the outer portion because the inner portion experiences more flux linkages. Since the voltage drop along any length of the conductor must be necessarily the same over the whole cross-section, there will b

43、e a current concentration in the outer portion of the conductor, increasing the effective resistance. Various methods are available for computing the ratio between AC and DC resistances. The values given in annex B are based on one of the accepted methods il3 in the industry for AC resistance. For c

44、onductors having steel wires in the core (Ax/Sxy conductors), the magnetic flux in the core varies with the current, thus the AC/DC ratio also varies with it, especially when the number of aluminium layers is odd, because there is an unbalance of magnetomotive force due to opposite spiralling direct

45、ions of adjacent layers. Although this magnetic effect may be significant in some single layer Ax/Sxy conductors and moderate in 3-layer conductors, the values of AC resistances for these types of conductors have been calculated without this influence. Further information and a more complete compari

46、son and evaluation of magnetic flux and unbalance of magnetomotive force may be found in chapter 3 of the Aluminum Electrical Conductor Handbook. There are other factors with minor influence on the conductor electrical AC resistance, e.g. hysteresis and eddy current losses not only in the conductors

47、 but also in adjacent metallic parts but they are usually estimated by actual tests and their effects have not been taken into account in this clause. 4.3 Inductve reactance The inductive reactance of conductors is calculated considering the flux linkages caused by the current flowing through the co

48、nductors. In order to make computations easier, the inductive reactance is divided into two parts: a) the one resulting from the magnetic flux within a 0,3 m4) radius; b) the one resulting from the magnetic flux from 0,3 m to the equivalent return conductor. This separation of reactances was first proposed by Lewis l and the 0,3 m radius has been used by all designers and conductor manufacturers and is herein adopted in order to allow a comparison between the c