[发明专利]一种三相电力电缆谐波损耗计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统电能质量分析领域，尤其涉及一种三相电力电缆谐波损耗计算方法。

背景技术

三相电力电缆作为电能传输过程中的重要媒介，受到系统谐波影响的问题日益突出。在进行谐波对三相电力电缆影响的研究中，由于存在导线的集肤效应、临近效应以及绝缘介质存在的分布电容等因素，都会给研究增加很大的困难。

查阅电气相关标准，可适用于谐波背景下的电力电缆模型多由IEEE与IEC标准规定。IEEE电缆模型中，在谐波分析时提取谐波电流大小及各次谐波含有率，通过对各次谐波下交流电阻的修正，分别计算各次谐波损耗，叠加求解总的三相电力电缆谐波损耗。在求解过程中，目前的算法都是以经验公式修正交流电阻：R(h)＝R_dc(0.187+0.532h^0.5)，该算法虽然对于集肤效应有所考虑，但是忽略了临近效应，没有考虑到三相电力电缆间相互耦合的磁场对损耗带来的影响。

IEC在其标准IEC60287-1中提出以集肤效应因子y_s、临近效应因子y_p修正工频交流电阻，从而得到谐波下电气参数的算法，其中，集肤效应因子临近效应因子yp=ys·(Dcs)2·[0.312(Dcs)2+1.8ys+0.27].]]>该方法虽然解决了IEEE电缆模型中谐波临近效应对三相电力电缆损耗的影响，但没有对三相电力电缆敷设方式以及三相电力电缆屏蔽层电流给损耗造成的影响进行合理地考究。

可见，相关国际标准中有一些计算方法能够对谐波下三相电力电缆模型及三相电力电缆损耗进行相关计算，但均具有一定的局限性，主要原因为：

(1)由于现有计算方法中三相电力电缆采用架空线路模型，将三相电力电缆简化为长直导体，没有针对三相电力电缆自身结构建立合理的谐波模型，从而直接影响到三相电力电缆谐波损耗计算；

(2)由于现有计算方法中对谐波下的电气参数采用经验公式修正，对实际三相电力电缆及其敷设方式的影响没有予以考虑，影响计算精度。

三相电力电缆在实际运行时由于相间距离较小，将会产生磁场互相耦合现象，增大了运行损耗，特别是在谐波情况下，该现象更为严重。当前种种分析手段常常忽略该方面的问题，对三相电力电缆实际敷设方式缺少分析，使得长距离输电电缆损耗计算出现严重缺陷。因此，鉴于谐波损耗对三相电力电缆运行的危害性和当前分析手段的缺乏，亟需一种能够结合三相电力电缆实际结构、考虑屏蔽层电流及相间敷设情况的三相电力电缆谐波损耗计算方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相电力电缆谐波损耗计算方法，能够结合三相电力电缆实际结构和敷设方式、考虑屏蔽层电流及三相电力电缆相间磁场耦合情况进行综合分析计算，最终得到准确的三相电力电缆谐波损耗。本发明可为谐波下电力电缆运行温度及寿命的估计做出前期准备，为谐波环境下电力电缆选型提供帮助，为长距离输电工程建设提供技术支持。

本发明采用下述技术方案：

一种三相电力电缆谐波损耗计算方法，包括以下步骤：

A：在结合三相电力电缆实际结构和三相电力电缆实际敷设方式、考虑屏蔽层电流及三相电力电缆相间磁场耦合情况的前提下，推导特定谐波次数电流及电压下三相电力电缆谐波损耗公式，具体推导步骤如下：