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架空输电线路中导线选型

架空输电线路中导线的选型

牟俊

(中工武大设计研究有限公司,武汉市,430072)

摘要:随着社会科技的进步发展,架空输电线路中导线的形式越来越多样化,导线受环境、材质、输送容量等多种因素的影响,在实际应用中如何选择合适的导线?

关键词:输电线路;导线;选型;经济电流密度

0引言

在架空输电线路的设计中,导线的选型至关重要,架空输电线路工程本是导线与杆塔结合的艺术,目前国家电网提出打造坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。对目前导线产品的多样性,每种产品优缺点不同,我们需要根据输送容量和线路环境因素,选择经济适用的导线。1、导线的选型原则

送电线路的导线和地线长期在旷野、山区或湖海边缘运行,需要经常耐受风、冰等外荷载的作用,气温的剧烈变化以及化学气体等的侵袭,同时受国家资源和线路造价等因素的限制。因此,在设计中特别是大跨越地段,对电线的材质、结构等必须慎重选取。

选定电线的材质、结构一般应考虑以下原则:

⑴导线材料应具有较高的导电率。但考虑国家资源情况,一般不应采用铜线。

⑵导线和地线应具有较高的机械强度和耐振性能。 ⑶导线和地线应具有一定的耐化学腐蚀,抗氧化能力。

⑷选择电线材质和结构时,除满足传输容量外还应保证线路的造价经济和技术合理。

2、导线截面的选择

架空送电线路导线截面一般按经济电流密度来选择,并应根据事故情况下的发热条件、电压损耗、机械强度和电晕进行校验。必要时,通过技术经济比较确定;但对110KV 及以下线路,电晕往往不成为选择导线截面的决定因素。

1)按经济电流密度选择导线截面

按经济电流密度选择导线截面所用的输送容量,应考虑线路投入运行后5~10年电力系统的发展规划,在计算中必须采用正常进行方式下经常重复出现的最大负荷。但在系统还不明确的情况下,应注意勿使导线截面选的过小。

导线截面的计算公式为 S =

cos φ

3J U P e (1~1)

式中 S ——导线截面,mm 2 P ——输送容量,kw U e ——线路额度电压,kv J ——经济电流密度,A/ mm 2 cos φ—功率因素

经济电流密度J 计算公式:

由于我国幅员辽阔,各地的电网送电成本存在明显的差异,各地的经济电流密度也不同,但目前我国还没有制定出合适的数字,现仍可以参考我国1956年电力部颁布的经济电流密度,参考表1中数值。

表1 经济电流密度(A/ mm2)

2)按电晕条件校验导线截面

随着我国运行电压不断升高,导线、绝缘子及金具发生电晕和放电概率增加,220KV及以上电压线路的导线截面,电晕条件往往起主要作用。

导线产生电晕会带来两个不良后果:①增加了送电线路的电能损失;②对无线电通信和载波通信产生干扰。

关于电晕损失,若直接计算出送电线路的电晕损失,其优点是数量概念很清楚,缺点是计算繁琐。目前已很少采用这种方法。现在趋向于用导线最大工

作电场强度E

m (单位为KV/cm)与全面电晕临界电场强度E

之比值来衡量,E

m

/

E

的比值不宜大于80%~85%。

实验表明:当E

m / E

=0.8时,起始电晕放电;当0.9<E

m

/ E

<1时,有较

大的电晕放电;当E

m / E

>1时,则全面电晕放电。

关于电晕对载波通信的干扰,主要是对导线表面最大电场强度来衡量(取三相导线的中间相)。

关于电晕对无线电的干扰,在无线电收、发设备离开送电线路一定距离后,干扰讯速衰减,如距边线60m以外,干扰电平仅剩下5%,所以实际上可以认为没有问题。

关于不必验算电晕的导线最小截面,武汉高压研究所推荐:导线表面电场强度与全面电晕电场强度的比值为0.8时,海拔不超过1000m,一般不必验算电晕的导线最小直径,这些最小直径列于表2中。

表2 不必验算电晕的导线最小直径(mm)

武汉高压研究所还推荐,在年平均电晕损失ΔP不大于线路电阻损失的

20%、按此标准建设的输电线路,即可保证导线的电晕放电不至于过分严重,又避免了对无线电设施的干扰,降低了电能损耗,提高了电能传输效率。线路所经过的海拔地区超过1000m ,不必验算电晕的导线最小直径,列于表3中。

表3 不必验算电晕的导线最小直径(mm )

3)按导线长期容许电流校验导线截面

选定的架空输电线路的导线截面,必须根据各种不同运行方式以及事故情况下的传输容量进行发热校验,即在设计中不应使预期的输送容量超过导线发热所能容许的数值。

按容许发热条件的持续极限输送容量的计算公式为 W max =√3U e I max (1~2) 式中 W max ——输送容量,MVA U e ——线路额定电压,KV

I max ——导线持续容许电流,KA ;见表4。 表4 钢芯铝绞线长期允许载流量(A )

需要说明的是,在一定环境温度下(如为+40℃)运行极限容量的输电线路,其导线温度必然是超过环境温度的(如为+70℃)。所以,严格地讲,送电线路导线的最大弧垂应按导线在极限容量运行时本身的温度来考虑。但我国现行的线路设计规程却是按最高环境温度(或覆冰情况)来设计最大弧垂的,因为这一规定已考虑了前述因素,并兼顾了导线对地距离与交叉跨越的标准,线路的经济性和运行的安全性等因素,实践证明是适宜的。

4)按电压损失校验导线截面

《电能质量供电电压允许偏差》(GB/T12325—2008)规定供电电压允许偏差为:

①35KV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%;

②10KV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%;③220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。

《农村电网建设与改造技术导则》(DL/T 5118—2000)中规定对农网各级线路的电压损耗限制在表5所列数值范围之内。

表5 各级线路电压损耗限制值

在计算中如电压损耗不超过上述规定就认为是可行的。如电压损耗超过上述规定时,首先应考虑改进系统接线,合理分配负荷以降低电压损失;其次是提高负荷的功率因素,用并联电容器作为调压措施之一。我们认为,在使用带负荷调压变压器时,线路电压损耗可适当减少;一般来说,加大导线截面对降低电压损耗效果不明显,但线路投资增加较多,也是不经济的。

5)按机械强度校验导线截面

为了保证架空线路必要的安全机械强度,对于跨越铁路、通航河流和运河、通信线路、居民区的线路,其导线截面不小于35mm2。通过其它地区的导线截面,按线路的类型分,容许的最小截面列于表6中。

表6 按机械强度要求的导线最小容许截面(mm2)

注:35KV 以上线路为Ⅰ类线路; 1~35KV 的线路为Ⅱ类线路; 1KV 以下线路为Ⅲ类线路。 6) 按短路时的热稳定性的条件选择

导体的最高允许温度,对硬铝及铝镁合金可取200°C ;硬铜可取300°C 。 裸导体的热稳定计算公式:

S C

Q d ≥

C=41

2

10ln

-⨯++t t K ττ

3、导线材料选择

目前国内导线型式有钢芯铝绞线、铝合金绞线和铝包钢绞线等。铝包钢绞线:一般用于短路容量较大的架空地线上或用于大跨越处,一般工程由于其价格较高而较少采用,需视线路性质通过技术经济比较来确定;铝合金绞线:由于导线较轻,有一定的经济意义;但多年运行经验表明钢芯对安全运行较有保证,因此近年来6~10KV都普遍采用钢芯铝绞线,而拒绝采用纯铝导线,铝合金绞线无钢芯,导线的机械过载能力较低,同时导线电阻率较高,其电能损耗较钢芯铝绞线高,在提倡节能的今天铝合金绞线更难推广。

对于钢芯铝绞线型式的选择,早期分为轻型(LGJQ)、正常型(LGJ)和加强型(LGJJ)。以往正常情况下,截面在本300及以上多选用轻型,240及以下选用正常型,大跨越选用加强型,近几年来有减少钢芯的趋势。在最新出版的《国家电网公司输变电典型设计》中,300 mm2的导线一般采用40 mm2钢芯(钢管杆因安全系数提高,钢芯可降为25 mm2);240 mm2的导线钢芯已从以往常用的40 mm2降为30 mm2,导线重量减少4.1%;其余95~150 mm2的导线如均降低一号钢芯,导线重量可减少8.6~14%。虽然减少钢芯使导线弧垂稍有增加,有可能增加电杆数量,但总的来说基建投资仍可节省一些;此外,减少钢芯后导线与地线更易配合,杆头尺寸也可以小些,导线张力减少,也可减轻耐张杆塔的荷载。难说减少钢芯后导线的安全系数仍和过去一样(不少于 2.5)但其过载和抗振能力要差些。

综上所述,我们考虑在一般地区,钢芯铝绞线的选型可适当减少钢芯截面(即选用轻型钢芯铝绞线),但在结冰较大、导线振动较严重或大跨越的地区不宜采用。

4、结束语

导线的选型是多方面的因素,目前国内通常采用经济电流密度选择导线截面,在根据运行环境选择导线的材质,本文总结了一些常用的选择导线方法,给广大同行参考。

5、参考文献资料

1、GB 1179-2008 圆线同心绞架空导线

2、GB 50061-2010 66KV及以下架空电力线路设计规范

3、GB 50545-2010 110~750kv架空送电线路设计规范

4、DL/T620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

5、DL 562-1995 高海拔污秽地区悬式绝缘子片数选用导则

6、《电力系统设计手册》,电规总院编

7、《电力工程高压送电线路设计手册》,东北院编

8、国家电网公司十八项电网重大反事故措施

9、国家电网公司输变电工程典型设计110KV输电线路分册

10、国家电力公司农村电网工程典型设计第二分册《35KV及以上工程》

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输电线路的周边环境会对其产生很大的影响,同时,架空输电线路长期与空气接触,因此存在较大的安全隐患。要求工作人员必须考虑输电线所处的土壤环境,原因是土壤的电阻率对线路有很大的影响。 2架空输电线路大跨越导线选型原则 本文以某500kV大跨越工程为例,对大跨越导线选型进行对比分析,推荐应用导线型号经济性最优导线。一般而言,在导线选型时应根据电气、机械性能、制造供货及已有运行经验等情况,根据架空线路的具体情况,进行技术经济性比较。 3导线类型选择 常用的特殊导线如加强钢芯铝绞线,加强(特高强)钢芯耐热铝绞线、加强(特高强)型钢芯铝合金绞线,铝包钢绞线等,均有各有优劣,其特性如下。 3.1 特高强钢芯高强耐热铝(铝合金)绞线 耐热铝合金线长期工作温度允许150℃,短期工作温度可达230℃,其允许载流量比同等截面钢芯铝绞线提高约35%,广泛应用于旧线路改造。为了减少杆塔荷载,钢芯耐热铝合金绞线也时常作为大跨越导线。但这种导线用于大跨越也有显著的不足,即其弧垂特性较差,因受钢丝的疲劳极限的限制,受力时弧垂无法得到有效控制;另外其弧垂随运行温度提高增加很快。以上两点原因将导致用于大跨越时跨越塔呼高增加,技术经济性不占优势,因此该导线更多用于常规线路增容改造使用。 3.2 特高强钢芯铝合金绞线 铝合金线的抗拉强度比硬铝线显著提高,载流能力与钢芯铝绞线相差不大,弧垂特性好,线路覆冰严重地区常使用该导线。早在2019年国内研制的铝合金材料抗拉强度就已提高至950MPa,钢丝抗拉强度较早期制造工艺也取得长足的进步,使得特高强钢芯铝合金绞线的技术参数优点更加突出,在大跨越架空线路工程中优势明显,因此,我国近几年在500kV及以上电压等级重要的大跨越工程应用了特高强钢芯铝合金绞线,已积累了丰富的设计运行经验。(3)铝包钢绞线

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导线的选择

导线的选择 导线、电缆截面选择应满足发热条件、电压损失、机械强度等要求,以保证电气系统安全、可靠、经济、合理的运行。选择导线截面时,一般按下列步骤: ○1对于距离L≤200m且负荷电流较大的供电线路,一般先按发热条件的计算方法选择导线截面,然后按电压损失条件和机械强度条件进行校验。 ○2对于距离L>200m且电压水平要求较高的供电线路,应先按允许电压损失的计算方选择截面,然后用发热条件和机械强度条件进行校验。 ○3对于高压线路,一般先按经济电流密度选择导线截面,然后用发热条件和电压损失条件进行校验。 (1)按经济电流密度选择 经济电流密度是从经济角度出发,综合考虑输电线路的电能损耗和投资效益等指标,来确定导线的单位面积内流过的电流值。其计算方法如下: I=SJ 式中:I—线路上流过的电流; S—导线的横截面积; J—经济电流密度。 我国现行的导线经济电流密度值见表1.1 表1.1 我国现行的导线经济电流密度值/(A/mm2) (2)按机械强度选择 导线在敷设时和敷设后所受的拉力与线路的敷设方式和使用环境有关。导线本身的质量,以及风雪冰雹等的外加压力,会使导线承受一定的应力,如果导线过细就容易折断,引起停电事故。在各种不同敷设方式下导线按机械强度要求的最小允许截面见下表1.2。

表1.2 按机械强度确定的绝缘导线最小允许截面积 (3)按发热条件选择 每一种导线通过电流时,由于导线本身的电阻及电流的热效应都会使导线发热,温度升高。如果导线温度超过一定限度,导线就会加速老化,甚至损坏或造成短路失火等事故。为使导线能长期通过负荷电流而不过热,对一定截面的不同材料的导线就有一个规定的容许电流值,称为允许载流量。这个数值是根据导线绝缘材料的种类、允许升温、表面散热情况及散热面积的大小等条件来确定的。按发热条件来选择导线截面,就是要求根据计算负荷求出的总计算电流I∑c不可超过这个允许载流量I N。即: I N= I∑c 若视在计算负荷为S∑c,电网规定电压为U N,则有 I∑c=S∑c/√3U N, 表1.3和表1.4给出了常用铜芯线和铝芯线在25℃的环境温度、不同敷设条件下的长期连续负荷允许载流量。由于允许载流量与环境温度有关,所以选择导线截面时要注意导线安装地点的环境温度。

架空输电线路中导线选型

架空输电线路中导线的选型 牟俊 (中工武大设计研究有限公司,武汉市,430072) 摘要:随着社会科技的进步发展,架空输电线路中导线的形式越来越多样化,导线受环境、材质、输送容量等多种因素的影响,在实际应用中如何选择合适的导线? 关键词:输电线路;导线;选型;经济电流密度 0引言 在架空输电线路的设计中,导线的选型至关重要,架空输电线路工程本是导线与杆塔结合的艺术,目前国家电网提出打造坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。对目前导线产品的多样性,每种产品优缺点不同,我们需要根据输送容量和线路环境因素,选择经济适用的导线。1、导线的选型原则 送电线路的导线和地线长期在旷野、山区或湖海边缘运行,需要经常耐受风、冰等外荷载的作用,气温的剧烈变化以及化学气体等的侵袭,同时受国家资源和线路造价等因素的限制。因此,在设计中特别是大跨越地段,对电线的材质、结构等必须慎重选取。 选定电线的材质、结构一般应考虑以下原则: ⑴导线材料应具有较高的导电率。但考虑国家资源情况,一般不应采用铜线。

⑵导线和地线应具有较高的机械强度和耐振性能。 ⑶导线和地线应具有一定的耐化学腐蚀,抗氧化能力。 ⑷选择电线材质和结构时,除满足传输容量外还应保证线路的造价经济和技术合理。 2、导线截面的选择 架空送电线路导线截面一般按经济电流密度来选择,并应根据事故情况下的发热条件、电压损耗、机械强度和电晕进行校验。必要时,通过技术经济比较确定;但对110KV 及以下线路,电晕往往不成为选择导线截面的决定因素。 1)按经济电流密度选择导线截面 按经济电流密度选择导线截面所用的输送容量,应考虑线路投入运行后5~10年电力系统的发展规划,在计算中必须采用正常进行方式下经常重复出现的最大负荷。但在系统还不明确的情况下,应注意勿使导线截面选的过小。 导线截面的计算公式为 S = cos φ 3J U P e (1~1) 式中 S ——导线截面,mm 2 P ——输送容量,kw U e ——线路额度电压,kv J ——经济电流密度,A/ mm 2 cos φ—功率因素 经济电流密度J 计算公式:

架空输电线路的导地线设计分析

架空输电线路的导地线设计分析 架空输电线路的导地线是保证线路安全运行的重要部分,它能够提供电流回路,降低 电磁感应,减小地电位,保护线路和设备免受灾害性事故的伤害。 导地线的选材应具备良好的导电性和耐腐蚀性。常见的导地线材料有铝合金、镀锌钢 丝等。铝合金具有良好的导电性和轻质的特点,适合长距离输电线路使用;镀锌钢丝具有 较高的强度和抗腐蚀性,适用于高寒和高风化环境。 导地线的截面积大小应根据线路的负荷电流和过流能力进行确定。在正常运行情况下,导地线要能够承受电流的击穿热磁效应;在故障情况下,导地线要能够承受额定短路电流 的冲击,防止发生过电压事故和火灾。 导地线的布置方式也是设计中需要考虑的因素。一般来说,导地线与主要相串并联, 接地电阻要尽量小,以保证电流正常回流。在设计中,需要考虑到引入接地电阻器、接地 电极网等手段,降低接地电阻,提高接地性能。 导地线的安装方式和固定方式也是重要的设计要素。导地线要与导线保持一定间距, 避免因植物生长、动物攀爬和破损等原因导致导线与导地线接触或断裂,造成事故。导地 线的固定可以采用桥架、吊杆、垂控线等方式,保证导地线与导线之间的稳定距离。 导地线的绝缘和接地设施也是设计中需重视的环节。导地线应具备一定的绝缘性能, 防止因横跨交叉线路、触碰外来物体等原因导致短路事故。接地设施要合理安排布置,确 保导地线与大地之间的低阻抗连接,提供较低的地电势,保护线路和设备。 架空输电线路的导地线设计应综合考虑导体选材、截面积选择、布置方式、安装固定、绝缘和接地设施等因素。通过合理的设计和施工,保证导地线的正常运行,为线路运行提 供保障。也需要定期检测和维护导地线,确保其良好的导电和耐腐蚀性能,减少事故发生 的概率。

220kV架空输电线路设计关键点

220kV架空输电线路设计关键点 摘要:220kV输电线路是我国电力系统的重要组成部分,其是连接变电站及 电力用户的纽带,是向社会生产生活提供电能供应的基本保障,因此其设计工作 极为重要。设计人员必须要准确把握输电线路设计要点,结合实际情况,合理优 化设计方案,以此来保障输电线路运行的安全稳定性,为我国电力行业的可持续 发展提供基本保障。 关键词:220kV;架空输电线路;设计 一、2220kV架空输电线路设计的具体要求 架空线路和电缆线路为高压架空输电线路的两种最为普遍形式。其中,架空 线路应用更为广泛。架空线路以无绝缘性作为裸导线,依靠绝缘子送电。因此, 简单来说,架空输电线路是由输电线路杆塔、绝缘子和输电线路导地线组成的。 1.输电线路杆塔 输电线路为架空输电线路的主要支撑结构,根据其材质,可以分为钢筋混凝 土杆塔和铁塔。输电线路杆塔按照其结构特点可以分为直线塔、终端塔、换位塔、分体塔等。 2.输电线路导地线 一般来说,在对高压架空输电线路的导地线进行选择时,导电性能良好的金 属为其首选材料。曲率半径较大的导地线可以产生电晕放电现象。分裂导线是高 压架空输电线路最为常用的导线,这是分裂导线可以提高其输送的容量。此外, 增设避雷线也是必须的,这是由于架空输电线路中的感应和雷击过电压会对导地 线产生不利的影响。在对高压架空输电线路进行设计时,相关工作人员应该综合 考虑架空输电线路的具体途径以及外界不良因素对它产生的影响。 3.绝缘子

绝缘子是高压架空输电线路中最重要的元件。在荷电负载以及过度电压的条 件下,绝缘子可以起支撑导线的作用,它还可以在存在电的部分元件与大地之间 起绝缘作用。绝缘子的性能特征很大程度上与绝缘材料的质量的好坏相关。按照 其材料,绝缘子可以分为玻璃绝缘子、悬式盘型绝缘子和有机复合材料绝缘子等。在对高压架空输电线路进行设计中,相关工作人员尤其应该考虑绝缘子的性能, 因为高压架空输电线路的设计会受绝缘子电气强度、荷载能力的影响。 二、220kV架空输电线路设计 1、220kV架空输电线路的导线选型 目前,钢芯铝绞线导线在我国应用最为广泛。钢芯铝绞线是指内部为钢线而 外部为铝线,2种材质绞制而成的一种导线。这种导线的特点是机械强度好,能 满足220kV电能输送的要求。但是在实际中,由于导线部分通常需要在电杆上架设,直接在外部环境中暴露,需要长期承受来自外部环境的日照、温度和恶劣天 气的侵蚀和破坏,加上导线自身挥发气体的侵蚀,更为重要的是,其自身质量也 会随着时间的推移而发生相应变化,因此对导线进行选择的过程中,不仅需要对 电气性能和导线的机械强度加以考虑,还需要依据输电线路四周环境加以选择。 2、220kV架空输电线路的杆塔设计 杆塔在输电线路中起着重要的结构支撑作用,在保证符合电磁场与绝缘安全 限制条件的要求下支撑架空输电线路的地线与导线。在杆塔的基础选型以及施工 的过程中,不仅应该确保其相关设计符合一系列科学性标准和技术性要求,还应 该具体结合施工现场的地质情况与施工外部环境情况来予以选择,并最终计算出 工程的整体造价。 3、基础设计 在220kV输电线路当中塔杆基础是其重要的组成部分之一。塔杆基础所消耗 的劳动量和工期造价占了整个工程的很大一部分。同时建设塔杆基础会消耗将近 一半以上的工期,其运输量达到整个工程的2/3,总花销占了整个工程总支出的 1/3。就目前而言,我国大部分的220kV输电线路都是采用以浅基础最为建设基

输电线路导线截面的选择

输电线路导线截面的选择 输电线路的截面宜根据系统需要按照经济电流密度选择,也可以根据系统输送容量,并结合不同导线的材料结构进行电气和机械特性等比选,通过年费用最小法进行综合技术经济比较后确定。 1.按照经济电流密度选择 输电线路的棕投资可分为与导线截面无关和有关两类费用。线路总投资费用可以表示为: 线路的年运行费用包括折旧费、检修维护费和管理费等,可用占总投资的百分比b表示为 若不考虑电晕损失,线路的年电能损耗费用可以表示为

若投资回收年限为n,则经济分析的年计算费用为: 则可以得出经济截面为: 则可以得出经济电流为:

经济电流密度值参考GB50545-2010 79页表格 2. 按年费用计算选择 架空线路的年费用 式中: A-------年费用,万元/km; I0-------总投资,万元/km; i-------基准收益率; n-------线路工程经济使用期,年;

C-------年经营费,包括年维护费用和年电能损耗费用,万元/km。 如果导线总截面过小,由于导线用量小、荷载轻,初始建设投资较省,但年损耗费用很大,在较短的运行年份里,就已抵偿了初始建设投资的减少,所以是不合适的。反之,如果导线总截面过大,虽年损耗费用较少,但由于导线用量大、荷载重,补偿初始建设投资所需的运行时间较长,也不经济。 3.按导线允许载流量校验 控制导线允许载流量的主要依据是导线的最高工资允许温度,改温度主要由导线长期运行的强度损失和连接金具的发热而定。根据运行经验,导线的最高允许温度对钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线宜采用70℃,必要时可采用80℃,大跨越宜采用90℃;钢芯铝包钢绞线和铝包钢绞线可采用80℃,大跨越可采用100℃,或经实验决定;镀锌钢绞线可采用125℃。验算导线载流量时的环境气温采用最高气温月的最高平均气温、太阳辐射功率密度采用0.1W/cm^2,一般线路的计算风速采用0.5m/s,大跨越由于导线平均高度在30m以上,风速要相应增加,故取0.6m/s。导线

220kV输电线路设计按电磁环境条件的导线选型

220kV输电线路设计按电磁环境条件的导线选型 摘要:在220 kV高压输电线路架设时,对于导线的选型是非常重要的,导线因 相与相间之间的排列方式不同,对线路产生的电磁环境影响也不一样。我们比较 一下,同塔四回路输电线,在电压是一个等级时,如果选择了垂直排列导线和水 平排列导线,会对周围的电磁环境产生什么影响呢。 关键词:输电线;电磁环境;工频电场;磁感应强度;相序 1.前言 随着城市进程的不断加快,我们所居住的城市的外延也越来越大了,可是为城市提供电 能的输电线路,它的生存空间却呈现着锐减状态,适合架设线路的通道和范围更小了。我们 看到,电力部门把力量放在提高土地的利用率,这确实是个实打实的好办法,而增加线路的 输电容量也是从技术手段上想出的另外一个好办法,这样可以确保电网建设与城市发展同步 进行。我们在实践中找到了同塔多回路输电这个技术方式,该运行方式,是电网建设中有效 节省土地资源,让输电走廊紧张得到缓解,使得线路单位输送量得到提升的关键。本文选择220kV四回路电线用以导线选型分析,该回路电线相序布置模式有14种,导线呈垂直和水平 排列,要求确保计算和对比的精确度,并以此为基础重点分析工频电场的磁感及轻度。并且,同一时间测量两条220 kV输电线路现场,由专业技术人员负责检验。 2 线路参数及计算模型 通过上图可知,其中a塔型的上中下相导线距离在7.2m-7.6m之间,该塔型水平上相导 线范围在5.5m-11.6m间,该塔型下相导线距离范围在6.5m-12.6m间。如上图所示的b型塔 相线间垂直距离长度均为7.2m。b塔型水平距离由上至下的间距在9.6.7.8.8.1.7.7.7.9.8.2范围。根据有关要求,有关线路架设的导线,其采用的钢芯铝绞线均为2×LGJ一630/45型,至于 地线的选择,则是铝包钢绞线JLB35—120型的。进行理论计算时要求,规定220 kV线路下 相导线对地最小尺寸是7.5 m,这也是对居民区路段最低的要求了。对于线路要输送多少电流,是要按照主变的容量来进行计算的,一般选择630A的主变的容量进行标准计算。我们 从1至2 这个220 kV单回路输电线路导线的排列方式看到,当导线以垂直排列和水平排列状 态呈现在我们面前时,我们会看到多达14种的标准排列方式。 3.计算结果分析 由于工频电场强度、磁感应强度变化方式很多,因此,计算的结果会受多方面因素的影响,然而,在本文,进行分析的时候,主要依据的是导线线路的选型因素。如果把这个计算 方法用在工频电场,再采用MATLAB编程计算一下,参照a型塔模式架线,其相序布置模式 不同则工频电场强度也各不相同,范围在8.13 kV/m-8.44 kV/m之间,如使用2号相序 进行布置,则该线路中心线与之距离越大,工频电场强度的衰减速度越快。架线过程中,如 参照b型榙模式架线,则相序布置方式不同其工频电场强度也各不相同,其强度最大值保持 在5.79kV/m-6.13 kV/m范围内,通过计算和分析b型塔地面工频磁场强度可知,如果 参照a型塔架线模式,分别采取不同的方式布置相序,其不同相序布置方式下,工频磁感应 强度最大值保持在8.56T-l6.37 T范围之间,当采取2号相序进行布置,或者采取4号相序 进行布置时,则工频电场强度衰减速度与其中心线距离成反比。如参照 b型塔架线模式,采 取多种相序模式进行布置时,该架线模式下的工频感应强度最大值范围在6.93T-10.68 T 之间。如果布置状态为3号相序和4号相序时,其离线路中心越远,其工频磁感应强度衰减 最快。 2.2 结果分析 通过对两种塔型的分析和计算可知,如地面与下相导线的高度相同,并且导线的呈垂直 形状排列时,则在输电线路的下方位置,输出较小值的工频磁感应强度及电场强度。当用一 样的相序状态布置导线时,工频电场强度在a型塔和b型塔线下大小不一,具体为12.39 和9.57 T。通过对比竖塔与横塔的场强可知,其场强的减幅在25%左右。在对a型塔相序布置进行优化过程中,其最大工频磁感应强度为8.56 kV/m,而最大工频电场强度值的变化

110kV输电线路工程中导线选型的比较与分析

110kV输电线路工程中导线选型的比较与分析 【摘要】针对110kV输电线路工程实际情况,本文在结合《国家电网公司“两型三新”线路设计建设导则》的基础上,对导线结构及型号进行了全面应用研究,通过对导线的电气特性和机械特性进行详细的比较与分析可知,JLHA3-335导线的工作性能优于其它型号导线,因而为本线路工程的实施提供了技术参考,具有较大的实际应用价值。 【关键词】110kV线路;电气特性;机械特性;JLHA3-335 1.引言 合川思居110kV输变电工程线路部分。线路起于大石110kV变电站110kV 出线构架,止于110kV合高线开断π接点。线路由西北向东南走线,新建线路长约2×12.9km,导线截面为2×300mm2。全线均位于合川区境内,沿线高程:260~320m;沿线地形地貌:丘陵地形100%。沿线地质:土30%,松砂石30%,岩石40%,无不良地质情况。 架空输电线路由导地线、绝缘子串、杆塔、接地装置等部分组成。其中导线承担传导电流的作用,是电能传输的介质。导线在架线线路工程一般占本体投资的30%左右,又导线的选型决定架空输电线路杆塔、基础、绝缘子和金具强度的选型。因此必须认真对待导线的选型。现在我国及国外大多数架空输电线路采用技术相对成熟的钢芯铝绞线,但随着科学技术的发展产生了新型节能导线,其具有更好的输电性能和机械特性。对于导线选择我们有了更多选择,现目前正推广使用高导电率钢芯铝绞线、铝合金芯铝绞线和中强度全铝合金绞线三种节能导线。在导线的选型过程首先明确线路传输容量,其次因不同型号的导线输电性能不同,根据传输容量合理选择不同型号导线的截面,最后根据所选择的导线作出技术经济性能分析,确定导线型号。因此本文结合国内外导线的制造情况,在满足电气性能和机械特性要求的前提下,对不同型号的导线从表面电场强度、电晕、地面电场强度、无线电干扰、可听噪声等计算和校核,经技术经济比较,推荐JLHA3-335型铝包钢芯铝绞线作为本工程导线选型。 2.导线结构及型号选择 2.1 导线截面及分裂根数 根据系统资料,本工程每回线路应保证极限输送功率150MW,正常运行输送功率按75MW考虑,结合收资情况的要求,本工程导线推荐选用双分裂300mm2的规格组合,能够满足系统输送功率的要求,电流密度约0.55~1.35A/mm2。 2.2 导线分裂间距选取

配电导线的选择

配电导线的选择 配电线路的导线截面的选择必须满足下列三个方面的要求:导线的发热条件、允许的电压损失和机械强度。 (1) 按发热条件确定导线截面 导线在通过正常最大负荷电流时产生的发热温度,不应超过其正常运行时的最高允许温度。由这个条件来确定的导线截面称为“按发热条件”或“按允许载流量”选择导线截面。 导线的允许载流量大于或等于该导线所在线路的计算电流,即: I N ≥I JS (2) 按允许电压损失选择导线截面 规范规定:从变压器低压侧母线到用电设备受电端的电压损耗,一般不超过用电设备额定电压的5%;对视觉要求较高的照明电路,则为2%~3%。 如果线路的电压损耗值超过了允许值,应适当加大导线的截面,减小配电线路的电压降,以满足用电设备的要求。线路的电压损耗ΔU 为: . 配电线路上电压损耗的大小与导线上输送功率的大小、输送 12 100%N U U U U -= ⨯

距离的远近及导线截面的大小有关。 可用下列公式进行导线截面的选择: C 为电压损耗计算常数,它是由电路相数、额定电压及导线材料的电阻率等因素决定的一个常数,如表3.1所示; 表3.1计算线路电压损耗公式中系数C 值 线路额定电压(V ) 线路系统及电流种类 系数C 值 铜线 铝线 380/220 三相四线 77 46.3 380/220 两相三线 34 20.5 220 110 36 24 12 单相或直流 12.8 3.2 0.34 0.153 0.038 7.75 1.9 0.21 0.092 0.023 【例3.2】某学生宿舍楼白炽灯照明的计算负荷为50kW ,由100m 远处的变电所用橡皮绝缘铝线(BLX )供电,供电方式为三相五线制,要求这段线路的电压损耗不超过2.5%,试选择导线截面积。 【解】 所以,选择截面积为50mm2的橡皮绝缘铝线。 【例3.3】某工地进户线的计算负荷为65kW ,进户线的长度为60m ,导线架空敷设,如采用BLV —500(3×35+1×25)规格的导线是否满足5%的电压损耗率? 【解】 满足要求。 (3) 按机械强度选择导线截面 JS P L S C U = 2 5010043.246.3 2.5 JS P L S mm C U ⨯===⨯6560 2.4%5%46.335PL U CS ⨯===<⨯

供电线路导线选择

供电线路导线选择 简介 在供电系统中,导线是非常重要的组成部分之一。正确选择合适的导线可以确 保电力系统的安全、稳定运行和经济效益,同时避免给环境和人员带来损害和危险。 在选择导线时需要考虑多方面的因素:电流负载、导线的材料和结构、用户需 求等等。本文将从多个方面探讨如何做出正确的导线选择。 电流负载 电流负载是影响选择导线的最重要因素之一。不同的导线可以承受不同的电流 负载,所以需要根据业务需求和电路安装地点选择合适的导线。 导线的电流载流量大小取决于导线的截面积和装设方式。一般来说,导线的截 面积越大,承载能力也就越强。当然,导线材料的导电能力也是影响因素之一。 除了导线截面积,导线的装设方式也会影响其承载能力。如果导线在空气中敷设,外界的风吹日晒、温差等因素都会对导线的工作产生较大的影响,此时需要选择耐候性更好的导线。 导线的材料和结构 在选择导线时,需要考虑导线材料和结构对电流的传输、电场分布等因素的影响。常用的导线材料包括铜、铝、钢、合金等。 铜和铝是常用的导线材料。铜具有良好的导电性能和耐腐蚀性能,因此在高负载、高压力下使用较为广泛。铝导线相对而言则比较轻便,是承受大电流的选项之一。 钢芯铝绞线(ACSR)是由一根或多根钢丝和一定数量的铝丝绞合的导线,其特点在于高强度、高耐张、重量轻。适合用于中高压线路,常见于输电线路。 因为需求的差异,常用导线的结构也有很多种,如裸导线、绝缘导线、护套导 线等。对于容易受到环境影响的场景,可以使用绝缘导线和护套导线。 用户需求 从用户需求的角度考虑导线选择问题也是非常重要的。主要有以下几个方面:

线径 由于供电系统升级和扩容的需求越来越大,有时候需要增加新的线路。在这种 情况下,可能会发现线路敷设空间较为狭小,因此需要选择线径较小的导线。 在用户需要较高的输电效率时,需要选择较大线径的导线。同时,这些导线需 要考虑传输过程中的能量损耗,支持电力系统的负载。 耐候性 有时候导线会安装在恶劣的环境中,如海边、高寒、盐湖、沙漠、山地等地区,此时需要选择耐候性能良好的导线材料,以免过早退役后对系统造成损害。 安全性 导线系统的安全问题也非常重要,导线材料要对火烧、引燃、滴流等情况做出 统计技术分析,采用安全、可靠的导线。 维护性 对于更换导线、修补必要部分,导线的材质、结构等也会对维护性造成巨大的 影响。选择具有良好维护性的导线材料是重要的。 总结 选择合适的导线是提高电力系统安全性、工作效率的必要环节。在导线选择中,需要根据业务需求、材料特性、传输能力等方面进行多方面评估,避免因选错导线而损失过大的问题。

架空送电线路导线截面的选择和校验

一、架空送电线路导线截面选择和校验 架空送电线路导线截面一般按照经济电流密度来选择,并根据电晕、机械强度以及事故情况下的发热条件进行校验。必要时通过技术经济比较确定。但是对超高压线路,电晕往往成为选择导线截面的决定因素。 1、 按照经济电流密度选择导线截面 按照经济电流密度选择导线截面用的输送容量,应考虑线路投入运行后5—10年的发展。在计算中必须采用正常运行方式先经常重复出现的最高负荷,但是在系统发展还不明确的情况下,应该注意切勿使导线截面选定过小。导线截面的计算公式如下: S P S ——导线截面(mm 2) P ——送电容量(KW ) Ue ——线路额定电压(KV ) J ——经济电流密度(A/mm 2) 经济电流密度J (A/mm 2) 2、 按照导线长期容许电流校验导线截面 选定的架空输电线路的导线截面,必须根据各种不同运行方式以及事故情况下的传输容量进行发热校验,即在设计中不应使用预期的输送容量超过导线发热所能容许的数值。 按照容许发热条件的持续极限输送容量的计算公式:

W ax max Im W max——极限输送容量(KV A) Ue——线路额定电压(KV)(如果已知线路的实际电压U不等于额定电压Ue时,式中应采用U)I max——导线持续容许电流(KA) 下表为钢芯铝绞线长期允许载流量: 钢芯铝绞线长期载流量(A) 注:1、最高允许温度+70°C的载流量,引自《高压送电线路设计手册》,基准环境温度为+25°C,无日照。 2、最高允许温度为+80°C的载流量,系按照基准环境温度为+25°C、日照0.1W/CM2,风速0.5M/S,海拔1000M、辐射散热系数及吸热系数为0.5条件计算的。

输电线路常用架空导、地线型号表示及含义

输电线路常用架空导、地线型号表示及含义 架空输电线路的导线是用来传导电流、输送电能的元件。架空线路常用的导线有铝绞线、铝合金绞线、铝合金绞线、钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线等。地线一般直接架设在杆塔顶部,并通过杆塔或接地引下线与接地装置连接。常用的架空地线有镀锌钢绞线、铝包钢绞线及光纤复合架空地线等,下面就各种架空导、地线型号及含义进行简单介绍。 1 铝绞线 主要执行过的标准有GB 1179-74、GB 1179-83、GB 1179-1999与GB 1179-2008。 GB 1179-74、GB 1179-83标准中的表示方法:代号(JL)-铝绞线标称截面标准编号 如:JL-400 GB 1179-74 GB 1179-1999、GB 1179-2008标准中的表示方法:代号(JL)-铝绞线标称截面-铝绞线结构铝线根数标准编号 如:JL-400-37 GB/T 1179-2008 型号中表示的意义: JL--铝绞线(公众号:输配电线路 ID:shudianxianlu) J--同心绞合,下面相同的不再重复介绍 L--铝(LY9型硬铝线,单线金属的电阻率为28.264nΩ·m,对应于61%IACS),下面相同的不再重复介绍 上面两种表示方法中的400表示标称截面为400mm2,37表示铝绞线中铝线单线根数37根。 2 铝合金绞线 主要执行过的标准有 GB 9329-88、GB 1179-1999与GB 1179-

2008。 GB 9329-88标准中的表示方法:代号-铝合金绞线标称截面标准编号 如:LH A J-400 GB 9329-88 型号中表示的意义: LH A J--热处理铝镁硅合金绞线 LH B J--热处理铝镁硅稀土合金绞线 型号中400表示铝合金绞线标称截面为400mm2。 GB 1179-1999与GB 1179-2008标准中的表示方法:代号-铝合金绞线标称截面-铝合金绞线结构中铝合金线根数标准编号如:JLHA2-300-19 GB 1179-2008 型号中表示的意义: JLHA1--热处理铝镁硅合金绞线 JLHA2--热处理铝镁硅稀土合金绞线(公众号:输配电线路ID:shudianxianlu) LHA1--高强度铝合金线(单线金属的电阻率为32.840nΩ·m,对应于52.5%IACS) LHA2--高强度铝合金线(单线金属的电阻率为32.530nΩ·m,对应于53%IACS) 型号中400表示铝合金绞线标称截面为400mm2,19表示铝合金绞线中铝合金线单线根数19根。 3 钢芯铝绞线 主要执行过的标准有GB1179-74、GB1179-74、GB 1179-1999与GB 1179-2008。 GB 1179-74标准中的表示方法:代号-铝绞线标称截面标准编号如:LGJ-400 GB 1179-74 常用的型号及意义: LGJ--钢芯铝绞线

750kV线路导线选型研究(最终版)

新疆与西北主网联网第二通道输变电工程 750kV二通道(哈密~格尔木、沙州~敦煌)双回输电线路工 程 初步设计 专题报告 导线选型研究 中国电力工程顾问集团西北电力设计院 2012年3月

批准:杨林 审核:朱永平陈建忠校核:郝阳 编制:李小亭

目录 概述 (1) 1 工程概况 (1) 1.1 路径概况 (1) 1.2 电力系统条件 (2) 1.3 气象条件 (2) 1.4 杆塔条件 (3) 2 导线结构及型号选择 (5) 2.1 导线截面及分裂根数 (5) 2.2 导线分裂间距选取 (5) 2.3 导线的型号选择 (5) 3 导线电气性能比较 (8) 3.1 导线载流量比较 (8) 3.2 导线表面场强 (9) 3.3 无线电干扰计算结果 (11) 3.4 可听噪声计算结果 (12) 3.5 交流电阻损失比较 (14) 3.6 电晕损耗比较 (15) 3.7 不同导线的对地距离 (17) 3.7 小结 (17)

4 导线机械特性比较 (17) 4.1 导线过载能力 (17) 4.2 铝部应力 (18) 4.3 导线弧垂 (19) 4.4 绝缘子强度 (20) 4.5 铁塔荷载 (21) 4.6 塔头尺寸 (21) 4.7 小结 (22) 5 经济性比较 (24) 5.1 不同导线的工程造价 (24) 5.2 年费用法 (25) 5.3 4分裂导线和6分裂导线的比较 (26) 5.4 6分裂400导线的比较 (29) 5.5 6分裂500导线的比较 (32) 5.6 小结 (34) 6 结论 (35)

概述 在超高压架空输电线路中,架线工程投资一般要占工程本体投资的32%~35%,如果再考虑因导线方案变化而相应造成的杆塔工程量和基础工程量的变化,其对整个工程的造价影响极其巨大。合理选择导线截面及其分裂形式直接关系到线路的工程建设费用以及建成后的技术特性和运行成本。 在以往的750kV线路工程中,3000m及以下海拔选用6×LGJ-400/50钢芯铝绞线,3000m以上海拔选用6×LGJ-500/45钢芯铝绞线,经过多个工程的论证和实践检验,表明技术可行、经济合理,是本工程导线选型的基础。 在本工程的导线选型研究中,重点论证以下两方面的内容: 1)鉴于本工程处于西北极干旱地区,一年中绝大部分为好天气,且部分地区海拔小于1000m,线路的电晕损耗较小,对4分裂导线的可行性进行了论证; 2)为将更多的新技术、新材料、新工艺应用到电网建设中,根据国网公司基建设计[2012]18号《关于开展输电线路节能导线试点应用工作的通知》要求,对6×LGJ-400/50、6×LGJ-500/45钢芯铝绞线以及与之对应的等截面(外径)的三种节能导线(即高导电率钢芯铝绞线、铝合金芯铝绞线和中强度全铝合金绞线),主要从载流量、电能损耗、对地距离、过载能力、铝部(铝合金)应力、弧垂、绝缘子选型、杆塔荷载、塔头尺寸、投资分析和年费用等方面进行了详细的技术经济比较。 综合各种导线的电气、机械性能、以往工程设计建设经验、通用设计杆塔的利用和标准化工作开展以及可研审查意见,推荐本工程导线选型如下:哈密~柴达木双回输电线路的哈密南~沙州段哈密南变侧约2×35km导线采用4×JLK/G2A-630(720)/45扩径导线,鱼卡~柴达木段的盐湖区段约2×

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