理论教育 计算GIL长度单位电感值

计算GIL长度单位电感值

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:设GIL为典型的同轴结构,并假设GIL采用了紧固互连技术,使得相导体中的电流与外管中的电流幅值相等但相位相反。在这些条件下,单位长度电感l为三项之和l=la+lb+lc,其中第1项表示相导体的内电感,第2项是相导体与外管之间磁场对应的电感,第3项是外管的内电感。可以确认的是,第2项lb在这三项中占有主导地位。众所周知,为了使电场结构达到最优,对于一般性的GIL结构,存在关系式。

计算GIL长度单位电感值

设GIL为典型的同轴结构(见图2-4),并假设GIL采用了紧固互连技术,使得相导体中的电流与外管中的电流幅值相等但相位相反。此外还假定相导体和外管中的电流都是均匀分布的,即忽略集肤效应和邻近效应。在这些条件下,单位长度电感l为三项之和l=la+lb+lc,其中第1项表示相导体的内电感,第2项是相导体与外管之间磁场对应的电感,第3项是外管的内电感。可以确认的是,第2项lb在这三项中占有主导地位。另外,根据上述假设条件,外管外的磁场为零。

参考图2-4,R1R2分别为相导体的内外半径,R3R4分别为外管的内外半径,通过对R2R3之间的磁场进行积分,很容易导出电感lb(H/m)的表达式为

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式中,μ0为真空中的磁导率μ0=4π×10-7 H/m。

众所周知,为了使电场结构达到最优,对于一般性的GIL结构,存在关系式978-7-111-37511-1-Chapter02-70.jpg

为了导出la的表达式,先根据电磁场理论写出如下的关系式

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式中,ena是长度为1m的相导体中的磁场能量,它可以通过对相导体1m内的整个体积进行积分求出,而其值与laI2/2相对应。

一旦计算出了ena,立刻就能得到

la=2ena/I2 (2-30)(www.daowen.com)

由于存在圆形对称性,并假设了电流在相导体中均匀分布且电流密度σph,因此Hx在积分区间R1-R2中的表达式为

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类似地,通过写出Hx在积分区间R3-R4中的表达式,也可以计算出lc。注意到外管中流过的电流也是I,因此有

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整理上述关系式,可以导出如下的计算公式[19,20]

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为了使读者对上述电感值的数量级有个概念,这里举一个例子,设相关参数如下:R1=80mm R2=90mm R3=250mm R4=260mm根据式(2-31)、式(2-28)和式(2-32),并将电感的单位从H/m转换成mH/km,可以得到如下的值:

la=0.0074mH/km,lb=0.20433mH/km,lc=0.0026mH/km,

l=la+lb+lc=0.2144mH/km可以看出,lb是主导性的,作为初步的计算,仅仅考虑lb也已有足够的准确度。

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