[发明专利]一种异型铜单线大截面海缆导体设计方法

说明书

本发明公开了一种异型铜单线大截面海缆导体设计方法，包括：具体步骤包括：1)外径的计算；2)结构的选择；3)每根异型单线倾斜角度的计算；4)单根异型单线的设计；5)异型单线两边延长线对应的圆心角的修正；6)异型单线填充系数的计算；7)判断η与η′的值的大小；8)得到最终设计方案。通过上述方式，本发明一种异型铜单线大截面海缆导体设计方法，该设计方法采用异型铜单线设计海缆导体，导体紧压系数设计值0.97，并结合节距对异型单线排列的影响，极大的提高了导体的阻水效果，每根铜单线的截面积尽量保持一致，减小集肤效应和邻近效应，适合传输交流电。

技术领域

本发明属于电力电缆领域，具体涉及一种异型铜单线大截面海缆导体设计方法。

背景技术

随着海岛开发战略和海上可再生能源发电的快速发展，海上风力发电迅速扩张，海底高压电力电缆需求越来越大。

直流输电具有线路损耗小、易与电网非同步互联、远距离大功率输电经济性等优点以及可关断器件的电压源换流器及PWM技术的解决，尤其是国际能源互联网的建设深入，柔性直流输电技术受到越来越多的关注,目前国内在研发500kV直流海底电缆，要求导体截面3000mm²，但GB/T3956-2008只规定了标称截面积0.5mm²到2500mm²，对于3000mm²截面导体还没有明确的要求，部分3000mm²截面导体设计专利只是综合考虑了铜单线截面尽量小方便生产和绞合工艺实现难易，没有考虑铜单线绞合的节距问题，导致3000mm²截面导体的阻水效果并不理想，另外3000mm²截面导体电阻测量还不成熟。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种异型铜单线大截面海缆导体设计方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种异型铜单线大截面海缆导体设计方法，包括：

具体步骤包括：

1）外径的计算：首先根据式（1）计算导体截面积S；

（1）

其中k₁为导体系数，k₂为绞合系数，ρ为铜导体电阻率，R为电阻；

然后将计算出的导体截面积S带入式（2）中计算出导体外径D_A；

（2）

其中η为导体填充系数，η的值根据要求设定；

2）结构的选择：根据步骤1）得出的导体外径D_A和生产设备的配置情况，将异型单线的W与H的比控制在1.5左右，提出异型单线圆形紧压导体结构的五种设计方案，其中W为异型单线的宽，H为异型单线的高；

3）每根异型单线倾斜角度的计算：根据式（3）计算每根异型单线倾斜角度δ；

（3）

其中D为此层的外径，L为此层的节距；

4）单根异型单线的设计：根据步骤2）提出异型单线圆形紧压导体结构的五种设计方案进行对比后选择其中一种设计方案，从而得出每根单根异型单线的尺寸R₁、R₂、θ及每层的根数n；

其中R₁和R₂分别为异型单线的外、内圆弧半径，θ为异型单线两边延长线对应的圆心角，θ=360/n,n为每层实际对应的异型单线根数；