架空輸電線路中導(dǎo)線的選型

1、架空輸電線路中導(dǎo)線的選型牟?。ㄖ泄の浯笤O(shè)計研究有限公司，武漢市，430072）摘要：隨著社會科技的進步發(fā)展，架空輸電線路中導(dǎo)線的形式越來越多樣化，導(dǎo)線受環(huán)境、材質(zhì)、輸送容量等多種因素的影響，在實際應(yīng)用中如何選擇合適的導(dǎo)線？ 關(guān)鍵詞：輸電線路；導(dǎo)線；選型；經(jīng)濟電流密度 0引言在架空輸電線路的設(shè)計中，導(dǎo)線的選型至關(guān)重要，架空輸電線路工程本是導(dǎo)線與桿塔結(jié)合的藝術(shù)，目前國家電網(wǎng)提出打造堅強可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代電網(wǎng)。對目前導(dǎo)線產(chǎn)品的多樣性，每種產(chǎn)品優(yōu)缺點不同，我們需要根據(jù)輸送容量和線路環(huán)境因素，選擇經(jīng)濟適用的導(dǎo)線。1、導(dǎo)線的選型原則送電線路的導(dǎo)線和地線長期在曠野、山區(qū)或湖海

2、邊緣運行，需要經(jīng)常耐受風、冰等外荷載的作用，氣溫的劇烈變化以及化學氣體等的侵襲，同時受國家資源和線路造價等因素的限制。因此，在設(shè)計中特別是大跨越地段，對電線的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等必須慎重選取。選定電線的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)一般應(yīng)考慮以下原則：導(dǎo)線材料應(yīng)具有較高的導(dǎo)電率。但考慮國家資源情況，一般不應(yīng)采用銅線。導(dǎo)線和地線應(yīng)具有較高的機械強度和耐振性能。導(dǎo)線和地線應(yīng)具有一定的耐化學腐蝕，抗氧化能力。選擇電線材質(zhì)和結(jié)構(gòu)時，除滿足傳輸容量外還應(yīng)保證線路的造價經(jīng)濟和技術(shù)合理。2、導(dǎo)線截面的選擇架空送電線路導(dǎo)線截面一般按經(jīng)濟電流密度來選擇，并應(yīng)根據(jù)事故情況下的發(fā)熱條件、電壓損耗、機械強度和電暈進行校驗。必要時，通過技術(shù)經(jīng)濟比

3、較確定；但對110KV及以下線路，電暈往往不成為選擇導(dǎo)線截面的決定因素。1）按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面所用的輸送容量，應(yīng)考慮線路投入運行后510年電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃，在計算中必須采用正常進行方式下經(jīng)常重復(fù)出現(xiàn)的最大負荷。但在系統(tǒng)還不明確的情況下，應(yīng)注意勿使導(dǎo)線截面選的過小。導(dǎo)線截面的計算公式為 S (11) 式中 S導(dǎo)線截面，mm2P輸送容量，kwUe線路額度電壓，kvJ經(jīng)濟電流密度，A/ mm2 cos功率因素經(jīng)濟電流密度J計算公式：由于我國幅員遼闊，各地的電網(wǎng)送電成本存在明顯的差異，各地的經(jīng)濟電流密度也不同，但目前我國還沒有制定出合適的數(shù)字，現(xiàn)仍可以參考我國195

4、6年電力部頒布的經(jīng)濟電流密度，參考表1中數(shù)值。表1 經(jīng)濟電流密度（A/ mm2 ）導(dǎo)線材料最大負荷利用小時數(shù)Tmax3000以下300050005000以上鋁 線1.651.150.9銅 線3.02.251.752）按電暈條件校驗導(dǎo)線截面隨著我國運行電壓不斷升高，導(dǎo)線、絕緣子及金具發(fā)生電暈和放電概率增加， 220KV及以上電壓線路的導(dǎo)線截面，電暈條件往往起主要作用。導(dǎo)線產(chǎn)生電暈會帶來兩個不良后果：增加了送電線路的電能損失；對無線電通信和載波通信產(chǎn)生干擾。關(guān)于電暈損失，若直接計算出送電線路的電暈損失，其優(yōu)點是數(shù)量概念很清楚，缺點是計算繁瑣。目前已很少采用這種方法。現(xiàn)在趨向于用導(dǎo)線最大工作電場強度

5、Em（單位為KV/cm）與全面電暈臨界電場強度E0之比值來衡量，Em/ E0的比值不宜大于80%85%。試驗表明：當Em/ E00.8時，起始電暈放電；當0.9Em/ E01時，有較大的電暈放電；當Em/ E01時，則全面電暈放電。關(guān)于電暈對載波通信的干擾，主要是對導(dǎo)線表面最大電場強度來衡量（取三相導(dǎo)線的中間相）。關(guān)于電暈對無線電的干擾，在無線電收、發(fā)設(shè)備離開送電線路一定距離后，干擾訊速衰減，如距邊線60m以外，干擾電平僅剩下5，所以實際上可以認為沒有問題。關(guān)于不必驗算電暈的導(dǎo)線最小截面，武漢高壓研究所推薦：導(dǎo)線表面電場強度與全面電暈電場強度的比值為0.8時，海拔不超過1000m，一般不必驗算

6、電暈的導(dǎo)線最小直徑，這些最小直徑列于表2中。表2 不必驗算電暈的導(dǎo)線最小直徑（mm）額定電壓（KV）110220330500750導(dǎo)線外徑9.621.433.62×21.63×17.12×36.243×26.824×21.64×36.95×30.26×25.5武漢高壓研究所還推薦，在年平均電暈損失P不大于線路電阻損失的20、按此標準建設(shè)的輸電線路，即可保證導(dǎo)線的電暈放電不至于過分嚴重，又避免了對無線電設(shè)施的干擾，降低了電能損耗，提高了電能傳輸效率。線路所經(jīng)過的海拔地區(qū)超過1000m，不必驗算電暈的導(dǎo)線最小直徑，列于

7、表3中。表3 不必驗算電暈的導(dǎo)線最小直徑（mm）額定電壓（KV）110220330參考海拔（m） 導(dǎo)線結(jié)構(gòu)0.89外 徑9.121.42×201120相應(yīng)導(dǎo)線型號LGJ-50LGJ-2402×LGJ-2400.79外 徑10.624.82×24.52270相應(yīng)導(dǎo)線型號LGJ-70LGJJ-3002×LGJJ-3000.7外 徑1228.52×29.33440相應(yīng)導(dǎo)線型號LGJ-95LGJJ-4002×LGJJ-5003）按導(dǎo)線長期容許電流校驗導(dǎo)線截面選定的架空輸電線路的導(dǎo)線截面，必須根據(jù)各種不同運行方式以及事故情況下的傳輸容量進行發(fā)熱

8、校驗，即在設(shè)計中不應(yīng)使預(yù)期的輸送容量超過導(dǎo)線發(fā)熱所能容許的數(shù)值。按容許發(fā)熱條件的持續(xù)極限輸送容量的計算公式為Wmax3UeImax (12) 式中 Wmax輸送容量，MVAUe線路額定電壓，KVImax導(dǎo)線持續(xù)容許電流，KA；見表4。表4 鋼芯鋁絞線長期允許載流量（A）最高允許溫度（）7080最高允許溫度 （）7080導(dǎo)線型號導(dǎo)線型號LGJ1086LGJQ150450455LGJ16105108LGJQ185505518LGJ25130138LGJQ240605651LGJ35175183LGJQ300690708LGJ50210215LGJQ300（1）721LGJ70265260LGJQ4

9、00825836LGJ95330352LGJQ400（1）857LGJ95（1）317LGJQ500945932LGJ120380401LGJQ60010501047LGJ120（1）351LGJQ70012201159LGJ150445452LGJJ150450468LGJ185510531LGJJ185515539LGJ240610613LGJJ240610639LGJ300690755LGJJ300705758LGJ400835840LGJJ400850881 需要說明的是，在一定環(huán)境溫度下（如為40）運行極限容量的輸電線路，其導(dǎo)線溫度必然是超過環(huán)境溫度的（如為70）。所以，嚴格地講，送

10、電線路導(dǎo)線的最大弧垂應(yīng)按導(dǎo)線在極限容量運行時本身的溫度來考慮。但我國現(xiàn)行的線路設(shè)計規(guī)程卻是按最高環(huán)境溫度（或覆冰情況）來設(shè)計最大弧垂的，因為這一規(guī)定已考慮了前述因素，并兼顧了導(dǎo)線對地距離與交叉跨越的標準，線路的經(jīng)濟性和運行的安全性等因素，實踐證明是適宜的。4)按電壓損失校驗導(dǎo)線截面電能質(zhì)量供電電壓允許偏差（GB/T123252008）規(guī)定供電電壓允許偏差為：35KV及以上供電電壓正、負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10；10KV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7；220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的7、10。農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造技術(shù)導(dǎo)則（DLT 51182000）中規(guī)定對

11、農(nóng)網(wǎng)各級線路的電壓損耗限制在表5所列數(shù)值范圍之內(nèi) 。表5 各級線路電壓損耗限制值線路電壓KV1106635100.38電壓損耗4.574.5752.557在計算中如電壓損耗不超過上述規(guī)定就認為是可行的。如電壓損耗超過上述規(guī)定時，首先應(yīng)考慮改進系統(tǒng)接線，合理分配負荷以降低電壓損失；其次是提高負荷的功率因素，用并聯(lián)電容器作為調(diào)壓措施之一。我們認為，在使用帶負荷調(diào)壓變壓器時，線路電壓損耗可適當減少；一般來說，加大導(dǎo)線截面對降低電壓損耗效果不明顯，但線路投資增加較多，也是不經(jīng)濟的。5)按機械強度校驗導(dǎo)線截面為了保證架空線路必要的安全機械強度，對于跨越鐵路、通航河流和運河、通信線路、居民區(qū)的線路，其導(dǎo)線

12、截面不小于35mm2。通過其它地區(qū)的導(dǎo)線截面，按線路的類型分，容許的最小截面列于表6中。表6 按機械強度要求的導(dǎo)線最小容許截面（mm2）導(dǎo)線構(gòu)造架 空 線 路 等 級類類類單股線不許使用不許使用不許使用多股線251616注：35KV以上線路為類線路；135KV的線路為類線路；1KV以下線路為類線路。6) 按短路時的熱穩(wěn)定性的條件選擇導(dǎo)體的最高允許溫度，對硬鋁及鋁鎂合金可取200°C；硬銅可取300°C。裸導(dǎo)體的熱穩(wěn)定計算公式：SC=3、導(dǎo)線材料選擇目前國內(nèi)導(dǎo)線型式有鋼芯鋁絞線、鋁合金絞線和鋁包鋼絞線等。鋁包鋼絞線：一般用于短路容量較大的架空地線上或用于大跨越處，一般工程由于

13、其價格較高而較少采用，需視線路性質(zhì)通過技術(shù)經(jīng)濟比較來確定；鋁合金絞線：由于導(dǎo)線較輕，有一定的經(jīng)濟意義；但多年運行經(jīng)驗表明鋼芯對安全運行較有保證，因此近年來610KV都普遍采用鋼芯鋁絞線，而拒絕采用純鋁導(dǎo)線，鋁合金絞線無鋼芯，導(dǎo)線的機械過載能力較低，同時導(dǎo)線電阻率較高，其電能損耗較鋼芯鋁絞線高，在提倡節(jié)能的今天鋁合金絞線更難推廣 。對于鋼芯鋁絞線型式的選擇，早期分為輕型（LGJQ）、正常型（LGJ）和加強型（LGJJ）。以往正常情況下，截面在本300及以上多選用輕型，240及以下選用正常型，大跨越選用加強型，近幾年來有減少鋼芯的趨勢。在最新出版的國家電網(wǎng)公司輸變電典型設(shè)計中，300 mm2的導(dǎo)線

14、一般采用40 mm2鋼芯（鋼管桿因安全系數(shù)提高，鋼芯可降為25 mm2）；240 mm2的導(dǎo)線鋼芯已從以往常用的40 mm2降為30 mm2，導(dǎo)線重量減少4.1；其余95150 mm2的導(dǎo)線如均降低一號鋼芯，導(dǎo)線重量可減少8.614。雖然減少鋼芯使導(dǎo)線弧垂稍有增加，有可能增加電桿數(shù)量，但總的來說基建投資仍可節(jié)省一些；此外，減少鋼芯后導(dǎo)線與地線更易配合，桿頭尺寸也可以小些，導(dǎo)線張力減少，也可減輕耐張桿塔的荷載。難說減少鋼芯后導(dǎo)線的安全系數(shù)仍和過去一樣（不少于2.5）但其過載和抗振能力要差些。綜上所述，我們考慮在一般地區(qū)，鋼芯鋁絞線的選型可適當減少鋼芯截面（即選用輕型鋼芯鋁絞線），但在結(jié)冰較大、導(dǎo)線振動較嚴重或大跨越的地區(qū)不宜采用。4、結(jié)束語導(dǎo)線的選型是多方面的因素，目前國內(nèi)通常采用經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，在根據(jù)運行環(huán)境選擇導(dǎo)線的材質(zhì)，本文總結(jié)了一些常用的選擇導(dǎo)線方法，給廣大同行參考。5、參考文獻資料 1、GB 1179-2008 圓線同心絞架空導(dǎo)線 2、GB 50061-2010 66KV及以下架