電力網(wǎng)導(dǎo)線截面優(yōu)化選擇及其應(yīng)用探討

【摘 要】本文主要從電力網(wǎng)導(dǎo)線最佳截面優(yōu)化選擇及其應(yīng)用出發(fā)，分析優(yōu)化選擇電力網(wǎng)導(dǎo)線最佳截面，降低了電力企事業(yè)的運(yùn)營成本，更好地保障輸配電線路安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行，起到節(jié)約能源、改善環(huán)境、提高電力運(yùn)行可靠性等多方面作用，為技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)線截面;優(yōu)化選擇;應(yīng)用探討

1背景分析

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛快發(fā)展與用電量的迅速增加，電力網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行日益受到重視。電力網(wǎng)中所用的導(dǎo)線，不僅對電力網(wǎng)所需的有色金屬消耗量及投資有很大關(guān)系，而且在電力網(wǎng)運(yùn)行中對供電的安全可靠和電能質(zhì)量有重要意義。為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行，選擇電力網(wǎng)導(dǎo)線截面必須對整個電網(wǎng)的負(fù)荷情況做出一個科學(xué)、合理、準(zhǔn)確的分析，從而找到優(yōu)化選擇導(dǎo)線截面的依據(jù)，再運(yùn)用導(dǎo)線截面選擇的方法，且考慮5∽10年內(nèi)負(fù)荷的新裝和更換，最后確定導(dǎo)線的最佳截面。

2電力網(wǎng)導(dǎo)線最佳截面優(yōu)化選擇方法

2.1按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線最佳截面

所謂經(jīng)濟(jì)電流密度是指線路年運(yùn)行費(fèi)用最低時所對應(yīng)的電流密度。經(jīng)濟(jì)電流密度J與年最大負(fù)荷利用小時數(shù)有關(guān)，年最大負(fù)荷利用小時數(shù)越大，負(fù)荷越平穩(wěn)，損耗越大，經(jīng)濟(jì)截面因而也就越大，經(jīng)濟(jì)電流密度就會變小。當(dāng)已知最大負(fù)荷電流Izd和相應(yīng)的最大負(fù)荷使用時間Tzd后，可在相關(guān)表中查出不同材料導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)電流密度J，并按下式計(jì)算導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面A

A=Izd / J（mm2）

根據(jù)上式計(jì)算出截面后，從相關(guān)手冊中選取一種與該值最接近（可稍小）的標(biāo)準(zhǔn)截面，再校驗(yàn)其它條件即可。

2.2按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線最佳截面

選定的輸電線路的導(dǎo)線截面，必須根據(jù)不同運(yùn)行方式以及事故情況下的輸送電流進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)。導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時的最高允許溫度。工程上都預(yù)先根據(jù)各類導(dǎo)線容許長期工作的最高允許溫度+70℃，環(huán)境溫度為+25℃，制定其長期容許載流量，可查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。

必須注意，按發(fā)熱條件選擇電力網(wǎng)導(dǎo)線截面，還必須要與相應(yīng)的保護(hù)裝置配合得當(dāng)。如配合不當(dāng)，可能發(fā)生導(dǎo)線和電纜因過電流而發(fā)熱起燃但保護(hù)裝置不動作的情況，這是絕對不允許的。

2.3按電壓損耗選擇導(dǎo)線最佳截面

電流通過導(dǎo)體時，由于線路上有電阻和電抗存在，除產(chǎn)生電能損耗外，還要產(chǎn)生電壓損耗。按規(guī)定，高壓配電線路的電壓損耗，一般不超過線路額定電壓的5%;變壓器低壓側(cè)母線到用電設(shè)備受電端的低壓線路的電壓損耗，一般不超過用電設(shè)備額定電壓的5%;對視覺要求較高的照明線路，則為2%∽3%。如線路的電壓損耗值超過了允許值，則應(yīng)適當(dāng)加大導(dǎo)線的截面，使之滿足允許的電壓損耗要求。

在地方電力網(wǎng)中，導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，為了保證負(fù)荷端的電壓偏移不超過容許范圍，就必須按電壓損耗來選擇導(dǎo)線截面。一般的配電網(wǎng)，特別是農(nóng)村電網(wǎng)其導(dǎo)線截面均按容許電壓損耗選擇。

2.4 按機(jī)械強(qiáng)度的要求選擇導(dǎo)線最佳截面

架空導(dǎo)線在架設(shè)時和架設(shè)后都要承受一定的拉力和導(dǎo)線的自重，以及風(fēng)雨冰雪天氣等所帶來的外加壓力和履冰重量等各種外界不利條件的影響，都會致使導(dǎo)線內(nèi)部產(chǎn)生一定的應(yīng)力，這時如果導(dǎo)線過細(xì)就會發(fā)生斷線的事故，因而要求導(dǎo)線必須具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以防止其在架設(shè)或運(yùn)行過程中產(chǎn)生不應(yīng)有的斷線現(xiàn)象，從而保證線路的安全運(yùn)行。設(shè)計(jì)規(guī)程中分別根據(jù)線路的性質(zhì)和導(dǎo)線所用的材料，規(guī)定了導(dǎo)線最小允許截面。

對于跨越鐵路、通航河流、公路、通信線路以及居民區(qū)的線路，規(guī)定其導(dǎo)線截面不得小于35 mm2。通過其他地區(qū)的導(dǎo)線截面，與線路類型有關(guān)，可參考有關(guān)資料。

2.5 按電暈損耗條件選擇導(dǎo)線最佳截面

電暈損耗是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的不利因素，導(dǎo)線發(fā)生電暈時要消耗電能，增加線路損失，甚至使導(dǎo)線和線路金具表面燒毀。由于電暈放電具有高頻振蕩的特性，對附近通信設(shè)施有干擾作用，因此對于高海拔地區(qū)的超高壓線路的導(dǎo)線截面的選擇，主要取決于電暈條件，并要求線路在正常運(yùn)行情況下，晴天不出現(xiàn)全面電暈。

導(dǎo)線發(fā)生電暈的情況與氣候條件、海拔高度有很大關(guān)系。當(dāng)這些外界條件相同時，導(dǎo)線是否發(fā)生電暈，還與導(dǎo)線半徑有關(guān)，半徑越大，越不容易發(fā)生電暈。電暈損耗還受導(dǎo)線表面狀況的影響，導(dǎo)線表面粗糙或有毛刺等，會增大損耗。主要辦法是增大輸電線的導(dǎo)線半徑，提高輸電線的起始電暈電壓數(shù)值，使之在正常天氣條件下不發(fā)生電暈放電。對超高壓輸電，減少電暈損耗的主要措施是采用分裂導(dǎo)線。

3 電力網(wǎng)導(dǎo)線最佳截面優(yōu)化選擇的應(yīng)用

對于35kV以上的架空送電線路，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。而按電壓損耗選擇導(dǎo)線截面的方法，主要用于沒有特殊調(diào)壓設(shè)備的配電網(wǎng)中。但不論采用哪種方法，所選擇的導(dǎo)線截面，必須滿足機(jī)械強(qiáng)度和發(fā)熱的要求，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)線截面還必須滿足容許電壓損耗的要求。對于110kV及以上的架空線路，應(yīng)根據(jù)臨界電暈電壓來校驗(yàn)導(dǎo)線截面。避免電暈損耗，則是330kV以上的超高壓線路決定導(dǎo)線截面的主要控制條件。

以上介紹多種選擇導(dǎo)線截面方法，在不同的具體情況下，各種方法需要靈活應(yīng)用與配合。如果按其中某一個方法來選擇導(dǎo)線截面，同時又能滿足上述其他的條件的要求，這是最理想的情況。但是，在實(shí)際導(dǎo)線截面的選擇中，往往有時滿足了經(jīng)濟(jì)性的要求，卻又不能滿足電能質(zhì)量和安全可靠性等技術(shù)條件的要求，這就要求我們必須根據(jù)允許發(fā)熱或允許電壓損耗等技術(shù)條件來選擇導(dǎo)線的最佳截面。

4 結(jié)束語

對于不同的電力網(wǎng)，選擇導(dǎo)線截面的方法是不完全相同的，無論我們選擇什么方法來確定導(dǎo)線的截面，都應(yīng)能滿足保證供電的電能質(zhì)量、安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。根據(jù)實(shí)際情況，靈活采用不同的方法去選擇導(dǎo)線的最佳截面，以使其能在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)兩方面均能達(dá)到最優(yōu)，從而更好地保障電力網(wǎng)輸配電線路安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李振宇 《中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 電源技術(shù)應(yīng)用。

[2]常文平主編 《工廠供電技術(shù)》（第二版） 中國電力出版社。

作者簡介：

翁錦華，女，漢，福建省漳州市，1976年3月，研究方向：電工電子，高級講師，大學(xué)本科。