一种利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法技术

本发明专利技术公开了一种利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法包括：集影响碳纤维导线弧垂的基本参数信息；对单位变化伸长量、弹性伸长量和热膨胀伸长量进行建模；使用牛顿迭代法对处理后的数据进行拐点张力的建模；输出碳纤维导线建模计算所得拐点温度值.本发明专利技术提供的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，方便线路施工设计，克服由于档距对拐点温度变化的影响，对采取试验测量的方式获得导线拐点温度的困难；使得碳纤维复合芯导线在任何温度下，尤其是高温坏境下的弧垂计算结果更便捷，准确。准确。准确。

【技术实现步骤摘要】
一种利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法


[0001]本专利技术涉及一耐热倍容导线的
，具体为一种利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法。

技术介绍

[0002]碳纤维复合芯导线是耐热倍容导线的一种，其与传统钢芯铝绞线的明显区别是存在迁移点温度。架空导线架设完成后，由于导线用电量负荷的不断増加，其承载的电流随之増大，导线温度不断提升。根据结构性质，架空导线可以分为内部芯线和外层绞线，芯线作为受力单元，绞线作为导电单元。两种单元线膨胀系数差异很大，由于导线温度不断升高，内部芯线与外层绞线的伸长量差异也不停的累加，直到某一温度下，产生质变，此时芯线和绞线的线长已经存在了较大的差异，外层绞线的受力对于整根导线的张力影响很小，甚至处于受力为零的理想状态，此时导线的全部机械张力都由内部芯线承担。通常情况下，我们称这一时刻下的温度为“迁移点温度”，也可以称为“拐点温度”。
[0003]传统钢芯铝绞线的最大长期允许运行温度在80℃左右，导线受力始终由钢芯和铝绞线共同承担，因此，对于钢芯铝绞线无须考虑拐点温度对运行状态的影响。但对于绞合型碳纤维导线，其长期允许运行温度可达到150℃以上，根据现有经验，碳纤维导线运行时由复合芯承受导线的全部张力，即运行在拐点温度以上，因此，在拐点温度以上碳纤维导线张力、弧垂的计算不同于传统导线，正确计算碳纤维导线弧垂的关键在于得到其拐点温度及对应的张力。
[0004]拐点温度值可以通过弧垂特性试验测量得到，但档距大小对拐点温度的变化有较大影响，对任意档距都采取试验测量的方式获得导线拐点温度是十分困难的，为方便线路施工设计，本文借鉴倍容量导线的研究经验，提出碳纤维复合芯导线的拐点温度计算。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术解决的技术问题是：现有的拐点温度评估方法存在计算量较大，准确性不够高，成本较高，拐点温度值可以通过弧垂特性试验测量得到，但档距大小对拐点温度的变化有较大影响，对任意档距都采取试验测量的方式获得导线拐点温度是十分困难的，以及如何在高温坏境下的弧垂计算结果更便捷，准确。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于，包括：
[0009]采集影响碳纤维导线弧垂的基本参数信息；
[0010]对单位变化伸长量、弹性伸长量和热膨胀伸长量进行建模；
[0011]使用牛顿迭代法对处理后的数据进行拐点张力的建模；
[0012]输出碳纤维导线建模计算所得拐点温度值。
[0013]作为本专利技术所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：所述基本参数信息包括，外径、截面积、计算拉断力、计算重量、弹性模量、线膨胀系数。
[0014]作为本专利技术所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：所述对单位变化伸长量、弹性伸长量和热膨胀伸长量进行建模，包括：
[0015]认为导线的弹性模量保持不变；在导线应力计算中不考虑芯线扭绞对应力的影响。那么导线整体、铝线和碳纤维复合芯各自的单位变化伸长量是一致的，即：
[0016]Δs＝Δs
a
＝Δs
c
；
[0017]单位变化伸长量可由弹性伸长量和热膨胀伸长量的总和得到，即：
[0018][0019]其中，Δs式中为导线整体伸长量；Δs
a
为铝线的伸长量，Δs
c
为碳纤维复合芯的伸长量；为导线应力，t0为导线初始温度，t为导线温度，E为导线的弹性模量，T为导线的张力，A为导线的截面积。
[0020]作为本专利技术所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：任一状态下导线的线长都等于导线的初始线长与变化伸长量的叠加，由最大张力和拐点温度这两个状态均可反推初始线长，表示为：
[0021]s
‑
Δs＝s
‑
Δs
[0022]m m c c
[0023]其中，s
m
、s
c
分别为最大张力和拐点温度时导线线长；Δs
m
、Δs
c
分别为最大张力和拐点温度时的线长伸长量。
[0024]作为本专利技术所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：全档线长，表示为：
[0025][0026]其中，L为档距，T0为导线最低点的张力，q为导线比载。
[0027]作为本专利技术所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：拐点温度的验证，包括：
[0028]在弧垂随温度变化而变化时，若弧垂的变化幅度随温度变化较大，则未到达拐点温度；
[0029]若弧垂的变化幅度随温度变化较小甚至不变时，则判断为到达拐点温度；
[0030]利用弧垂实验作为对比数据对评估方法进行判断，若对比状态基本吻合则说明，利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法的有效性。
[0031]作为本专利技术所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：所述对于铝线和复合芯的应力，表示为：
[0032][0033][0034]其中，σ
a
、σ
c
分别是铝线和复合芯的应力；α
a
、α
c
分别是铝线和复合芯的线膨胀系数；E
a
、E
c
分别为铝线和复合芯的弹性模量。
[0035]作为本专利技术所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：
[0036]将耐热倍容导线的参数和建模信息处理为迭代函数，表示为：
[0037]将处理为AT
i3
+BT
i2
＝C的形式
[0038]其中，L为档距，q
i
为导线拐点温度时的比载，q
m
为导线最大张力时的比载，T
i
为导线拐点温度时的张力，T
m
为导线的最大张力，E为导线的弹性模量，A为导线的截面积，α为导线的线膨胀系数，t
i
为导线的拐点温度，t
m
为导线最大张力时的温度。
[0039]作为本专利技术所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：所述迭代函数还包括：
[0040][0041][0042][0043]作为本专利技术所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：所述判断是否达到停止迭代条件得到评估结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于，包括：采集影响碳纤维导线弧垂的基本参数信息；对单位变化伸长量、弹性伸长量和热膨胀伸长量进行建模；使用牛顿迭代法对处理后的数据进行拐点张力的建模；输出碳纤维导线建模计算所得拐点温度值。2.如权利要求1所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：所述基本参数信息包括，外径、截面积、计算拉断力、计算重量、弹性模量、线膨胀系数。3.如权利要求1或2任一所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：所述对单位变化伸长量、弹性伸长量和热膨胀伸长量进行建模，包括：认为导线的弹性模量保持不变；在导线应力计算中不考虑芯线扭绞对应力的影响。那么导线整体、铝线和碳纤维复合芯各自的单位变化伸长量是一致的，即：Δs＝Δs
a
＝Δs
c
；单位变化伸长量可由弹性伸长量和热膨胀伸长量的总和得到，即：其中，Δs式中为导线整体伸长量；Δs
a
为铝线的伸长量，Δs
c
为碳纤维复合芯的伸长量；为导线应力，t0为导线初始温度，t为导线温度，E为导线的弹性模量，T为导线的张力，A为导线的截面积。4.如权利要求3所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：任一状态下导线的线长都等于导线的初始线长与变化伸长量的叠加，由最大张力和拐点温度这两个状态均可反推初始线长，表示为：s
‑
Δs＝s
‑
Δsmmcc其中，s
m
、s
c
分别为最大张力和拐点温度时导线线长；Δs
m
、Δs
c
分别为最大张力和拐点温度时的线长伸长量。5.如权利要求4所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：全档线长，表示为：其中，L为档距，T0为导线最低点的张力，q为导线比载。6.如权利要求5所述的利用牛顿迭代法对耐热倍容导线拐点温度的评估方法，其特征在于：拐点温度的验证，包括：在弧垂随温度变化而变化时，若弧垂的变化幅度随温度变化较...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕忠华，吕铭，张吉，李冬雪，陈国龙，张如玉，刘岩，白静，刘冰，吴昊，陈友慧，潘琪，吴卓航，刘然，白靖涛，马强，胡瑞雪，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：