[发明专利]一种基于地线与预绞丝接触电阻的有限元设置方法

说明书

本发明公开了一种基于地线与预绞丝接触电阻的有限元设置方法，首先结合架空地线与预绞丝的捻距计算分析得到架空地线与预绞丝之间的接触点分布规律；根据接触点分布规律，利用有限元仿真软件对接触端口进行建模，通过等效的接触点来模拟实际电流收缩情况，从而模拟其中的接触电阻；设计实验测量接触端口的接触电阻阻值；调整有限元模型中接触电阻为实验测量值，并进行电磁热耦合仿真得到接触端口的温升情况；设计大电流温升实验得到接触端口的温升曲线，验证分析仿真结果的准确性。本发明提供的方法，能准确模拟实际电流的收缩情况，从而准确获取接触界面的电磁场和温度场分布，特别对于绞线具有普遍推广使用的意义。

技术领域

本发明涉及电网接触电阻技术领域，特别涉及一种基于地线与预绞丝接触电阻的有限元设置方法。

背景技术

现有研究表明，在工频短路电流流经地线时，地线因温度过高导致断线，断线位置主要是在接触电阻存在的位置——地线与预绞丝接触端口。在集肤效应的作用下，电流在接触端口处扩散至预绞丝处，接触端口的接触电阻由此产生的热效应是导致其过热的一种主要原因。因此，对于接触端口电磁热的研究分析，接触电阻是一个主要的考虑因素。

有限元仿真作为电磁热分析的一个重要研究手段，但是对于接触电阻的有限元仿真，目前并没有一个统一准确的设置方法。为了能准确分析地线与预绞丝接触端口的电磁分布以及发热情况，对于其中接触电阻的设置是急需解决的一个难题。因此，针对在有限元仿真计算中接触电阻的处理问题，提出一种基于地线与预绞丝接触电阻的有限元设置方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于地线与预绞丝接触电阻的有限元设置方法，能准确模拟实际电流的收缩情况，从而准确获取接触界面的电磁场和温度场分布，特别对于绞线具有普遍推广使用的意义。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种基于地线与预绞丝接触电阻的有限元设置方法，包括以下步骤：

1、结合架空地线与预绞丝的捻距计算分析得到架空地线与预绞丝之间的接触点分布规律；

2、根据接触点分布规律，利用有限元仿真软件对接触端口进行建模，在地线与预绞丝之间通过等效的接触点来模拟实际电流收缩情况，从而模拟其中的接触电阻；

3、设计实验测量接触端口的接触电阻阻值；

4、调整有限元模型中接触点的半径使之接触电阻为实验测量值，并进行电磁热耦合仿真得到接触端口的温升情况；

5、设计大电流温升实验得到接触端口的温升曲线，验证分析仿真结果的准确性。

优选的，步骤1中，结合架空地线与预绞丝的捻距计算分析得到架空地线与预绞丝之间的接触点分布规律的步骤包括：

地线与预绞丝之间的接触是圆柱与圆柱之间点的接触，其中，预绞丝为12股绞线组合而成，根据地线与预绞丝螺旋绞合状态的规律，在同一截面上，地线与预绞丝接触点数量为6个，即每一行有6个接触点，每行接触点在地线圆柱的旋转面上顺序呈现平行排列，行与行之间排列间距为:

上式中，X₁为地线最外层绞线捻向与预绞丝捻向一致时的排列间距，X₂为地线最外层绞线捻向与预绞丝捻向相反时的排列间距，S₁和S₂分别对应于地线最外层与预绞丝的捻距。

优选的，步骤2中有限元仿真软件采用ANSYS或者COMSOL。

优选的，步骤2中通过有限元仿真软件对接触端口进行三维建模，地线与预绞丝等效为等外径的圆柱和圆管，结合地线与预绞丝之间接触点的分布规律，两者接触界面的建模通过同样分布规律的接触点完成，以此模拟实际的电流收缩情况，从而模拟出等效的接触电阻。

优选的，步骤3中采用电桥法测量接触电阻阻值。