《高压输电线路导线载流量计算的探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高压输电线路导线载流量计算的探讨（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高压输电线路导线载流量计算的探讨Inquire into Calculation of Conductor Current Carrying Ampacity on HV Transmission Line叶鸿声( 华东电力设计院, 上海市,200063) 摘? 要 ? 高电压、 大容量输电线路导线截面选择主要取决于载流量。导线( 钢芯铝绞线) 允许温度从 70? 提高到80? , 导线的机械强度虽略有降低, 仍能满足规程规定; 对配套金具无影响; 弧垂约增加 0. 5m。但载流量可提高24% 27% , 即在输送容量相同的情况下, 所需导线截面至少减小一档, 可节约投资 8% 以上。 关键词
2、 ? 输电线路? 导线截面? 载流量计算? 导线温度? 环境气温? ? 导线是架空输电线路的重要元件之一, 导线截面的大小将影响到绝缘子、 金具强度的选择, 杆塔、基础的荷重, 直接影响到线路的造价。因此合理地选择导线截面就显得十分重要。1 ? 导线截面选择输电线路的导线截面, 除按经济电流密度选择外, 还要按电晕及无线电干扰等条件进行校验。在 某些情况下, 还要按电力系统非正常运行情况校验导线的允许载流量。随着输电线路输送容量的增大, 大截面分裂导 线的采用, 电晕损失、 无线电干扰已不起控制作用。且导线允许的电流密度随截面增大而减小( 见表1) 。因此, 导线截面选择主要由允许载流量来决定
3、。表 1? 钢芯铝绞线 70? 时允许电流密度导线铝截面? mm2允许载流量? A允许电流密度?(A mm- 2) 240440 4451. 83 1. 85300495 5121. 65 1. 71400583 6081. 46 1. 52500664 6701. 33 1. 34630763 7751. 21 1. 23800878 8871. 10 1. 112 ? 导线载流量的计算导线载流量与导线所处气象条件( 环境温度、 风速、 日照强度) 有关, 在计算导线载流量时, 应使导线不超过某一温度, 目的在于使导线在长期运行或在事故条件下, 由于导线的温升, 不致影响导线强度,以保证导线
4、的使用寿命。我国规定, 导线允许温度( 以下简称导线温度) : 钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞 线为+ 70? ( 大跨越为+ 90? )!1。导线载流量计算公式很多, 有日本、 前苏联、 美国、 英国和法国等有关部门或人士提供的公式。其中英国摩尔根公式考虑影响载流量因素较多, 并有 实验基础, 但摩尔根公式计算过程较为复杂。在一定条件下将其简化可缩短计算过程, 适用于雷诺系数为100 3 000, 环境温度为 40? , 风速 0. 5 m? s, 导 线温度不超过 120? , 直径 ?4. 2mm ?100 mm 的导线载流量计算。摩尔根公式如下:It=9. 92? ( VD)0. 485+
5、A + sIsD KtRdt其中? A= ! SD!( ? + ta+ 273)4- ( t a+ 273)4式中? ?# 导线载流时温升, ? ;? ? V # 风速, m? s; ? ? D # # 导线外径, m;?# # 导 线 表 面 辐 射 系 数, 光 亮 新 线 为0. 23 0. 46, 发黑旧线为 0. 9 0. 95;? ? Is# # 日照强度, W? m2;? ? S # 常数, S= 5. 67 10- 8W? m2;? ? ta# 环境温度, ? ;? ? s# # 导线吸热系数, 光亮新线为0. 23 0. 46, 发黑旧线为 0. 9 0. 95;? ? Kt
6、# # 导线温度为 ? + ta时交直流电阻比;收稿日期: 2000- 08- 1023 2000年第 12期 ? ? ? ? ? ? ? ? 电? 力? 建? 设? Rdt# 导线温度为 ? + ta时的直流电阻, #? m。法国载流量计算公式为:I=8550( T2- T1) ( Vd 10- 3)0. 448+ B- S id R!1+ K( T2- 20)其中 ? B= e!d!( T2+ 273)4- ( T 1+ 273)4式中 ? V # 风速, m? s;? ? Si# 日照强度,W? m2;? ? T1# # 环境温度, ? ;? ? T2# # 导线允许的最高温度, ? ;
7、? ? d # 导线直径, mm;? ? K # # 导线电阻的温度系数, 1? ;? ? R # # 20? 时的线电阻, #? km;? ? # 导线吸热系数( 通常为 0. 5) ; ? ? e # 导线的辐射系数( 通常为 0. 6) ;? ? # # 常数, 取 5. 7 10- 8W? m2。从上述 2 公式可以看出, 它们的考虑方法基本相同, 仅一些系数取值不一样。其载流量与导线电阻率、 环境温度、 导线温度、 风速, 日照强度、 导线表面状态( 辐射系数和吸热系数) 、 空气传热系数和运动粘度等因素有关。3 ? 导线温度对载流量的影响3. 1 ? 各国导线温度取值!2日本、 美
8、国为 90 ? ; 西德、 荷兰、 瑞士为 80? ; 英国、 瑞典为 50? ; 我国和前苏联为 70? 。3. 2 ? 导线不同限制温度下的载流量当环境温度为 40? , 风速 0. 5 m? s, 日照强度1 000 W? m2, 辐射系数、 吸热系数均为 0. 9 时, 钢芯铝绞线载流后的温度为 70? 和 80? 时的载流量见表2。从表 2 看出, 对钢芯铝绞线 210 800 mm2截面, 导线温度从+ 70? 提高到 80? 后, 载流量可提高24% 27% 。当载流量要求不变时所需的导线截面至少可减小一档。即原需 400 mm2截面, 提高导线温度后, 当输送载流量不变时只需
9、300 mm2截面就够了。3. 3 ? 相关规定也适当提高了导线温度按有关规定!3: 导体的最高工作温度不应超过+ 70? , 在计及日照影响时, 钢芯铝绞线及管形导体可按不超过+ 80? 考虑。 3. 4 ? 导线温度提高到 80? , 强度仍能满足规程要求从上海电缆研究所%提高导线运行温度试验研究报告 而原始强度较高时, 则有少量下降, 但强度仍能满足标准规定。( 2) 镀锌钢线, 经1 000 h, 120? 加热试验, 强度性能没有变化。( 3)导线的总拉断力是铝线拉力和镀锌钢线拉力的综合, 当导线在 80? 运行时, 总拉断力略有下降, 但仍能满足标准规定。3. 5? 导线温度从 7
10、0? 提高到 80? 后, 金具仍可用南京电力金具研究所按 GB2317- 85 金具试验24 电? 力? 建? 设? ? ? ? ? ? ? 2000 年第 12期国家标准, 曾对 LGJ- 240? 30, LGJ- 400? 35 配套金具进行了电阻、 温升、 热循环以及高温握力试验, 试验表 3? 钢、 铝单线在不同温度、 不同加热时间后的强度残存率序 号线种直径? m m强度? (Nmm- 2)加热时间? h强度残存率? %80?90?100?110?120?1 硬铝线 3. 22174.925098.997.297. 196. 792. 150097.297.195. 293. 8
11、92. 675096.095.795. 293. 592. 21 00096.695.794. 192. 291. 72 硬铝线 3. 41175.925099.197.696. 393. 493. 950097.296.495. 293. 691. 775097.796.795. 793. 991. 21 00096.395.393. 693. 190. 23 硬铝线 4. 00157.525099.198.697. 296. 695. 150097.496.996. 795. 294. 475098.197.396. 695. 692. 81 00099.298.096. 395. 393
12、. 94镀锌钢丝3. 201 440250100. 3 100. 2 100. 499. 9100. 0500100. 199.9100. 299. 8100. 2750100. 1 100. 099. 9100. 3 100. 01 000 100. 199.8100. 0 100. 099. 9? ? 注: 以上数据为 6 次实测值的平均值。结果表明: NY- 240? 30T、 NY- 400? 35T 耐张线夹和 JYD-240? 30T、 JYD- 400? 35T 直线管的直流电阻小于等长导线; 120? 高温试验, 金具温升低于导线温升; 48h、 120? 高温握力试验和热循环
13、后的高温握力均超 过计算拉断力的95%, 符合GB2314# 1997电力金具通用技术条件。NY- 240 ? 40耐张线夹和 JYD- 240 ? 40 直线管按GB2317- 85 金具国标试验方法, 在导线温度为 110? 时, 其电阻、 温升、 热循环试验以及 110? 时高温握力试验均符合 GB2314- 1997 电力金具通用技术条件。 试验结果表明: 导线温度从 70? 提高到 80? 时与导线相配的金具是可以满足运行要求的。3. 6 ? 导线对地及对交叉跨越物的影响导线对地及对交叉跨越物的距离是根据最高气 温或覆冰无风弧垂曲线计算的, 与导线温度关系不大。但考虑导线温度升高 1
14、0? , 对LGJ- 300 ? 40、 LGJ - 400? 35 导线, 在档距为 400 500 m 时, 弧垂大约增加 0. 5 m, 因此导线温度升高对地及对交叉跨越物的距离可适当增加以作为弧垂增大的补偿。3. 7? 经济特性 导线温度从 70? 提高到 80? , 所需截面可减小一个档次, 从%送电工程综合限额设计控制指标( 1999水平) 330kV 线路, 2 LGJ- 400 与 2 LGJ- 300 相比, 造价相差 8. 13 万元? km; 220kV 线路, 2 LGJ- 300 与 2 LGJ- 240 相比, 造价相差 7. 27 万元? km。又可从%2000
15、年电力可靠性指标 330 kV 线路 138 km; 220 kV线路 7043 km。若按导线截面减少一档计, 可节省投资数亿元, 经济效益巨大。4 ? 载流量与环境条件4. 1? 载流量计算与分析 如前所述, 载流量与环境温度、 风速、 日照强度、导线表面状态等有关。我国推荐用的计算参数为: 风速 0. 5 m? s, 日照强度1 000 W? m2, 导线表面吸收系数 0. 9, 导线辐射系数0. 9, 环境气温 40? 。而 IEC61597- 1995 推荐的计算参数为: 风速1. 0 m? s, 日照强度 900 W? m2, 导线表面吸收系数0. 5, 导线辐射系数 0. 6,
16、环境气温 40? 。按上述 2种条件, 用摩尔根公式和法国公式对LGJ- 400 导线的载流量进行计算, 成果见表 4、 表5。从表 4、 表 5 看出: ( 1) 用摩尔根公式与法国公 式计算出的载流量只相差 1% 左右。( 2) 当导线温度为70? 时, 采用 IEC 推荐参数较我国推荐参数计算的载流量可提高 25. 3% 27. 9% 。( 3) 当导线温度为80? 时, 采用 IEC 推荐参数较我国推荐参数计 算的载流量可提高 18% 21%。4. 2? 环境温度的取用值一般在计算导线载流量时, 环境温度的取值大 都为40? 。按照文献!1规定: 计算导线允许载流量时, 环境温度应采用最高温度月的最高平均温度。在华东地区, 一般为 35? 左右。 若按以上 2 种环境温度, 用摩尔根公式进行载流量计算结果如表 6。25 2000年第 12
