電力網導線截面優(yōu)化選擇及其應用探討

【摘 要】本文主要從電力網導線最佳截面優(yōu)化選擇及其應用出發(fā)，分析優(yōu)化選擇電力網導線最佳截面，降低了電力企事業(yè)的運營成本，更好地保障輸配電線路安全、可靠、經濟、合理地運行，起到節(jié)約能源、改善環(huán)境、提高電力運行可靠性等多方面作用，為技術和經濟發(fā)展奠定了堅實的基礎。

【關鍵詞】導線截面;優(yōu)化選擇;應用探討

1背景分析

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

2電力網導線最佳截面優(yōu)化選擇方法

2.1按經濟電流密度選擇導線最佳截面

所謂經濟電流密度是指線路年運行費用最低時所對應的電流密度。經濟電流密度J與年最大負荷利用小時數(shù)有關，年最大負荷利用小時數(shù)越大，負荷越平穩(wěn)，損耗越大，經濟截面因而也就越大，經濟電流密度就會變小。當已知最大負荷電流Izd和相應的最大負荷使用時間Tzd后，可在相關表中查出不同材料導線的經濟電流密度J，并按下式計算導線的經濟截面A

A=Izd / J（mm2）

根據(jù)上式計算出截面后，從相關手冊中選取一種與該值最接近（可稍小）的標準截面，再校驗其它條件即可。

2.2按發(fā)熱條件選擇導線最佳截面

選定的輸電線路的導線截面，必須根據(jù)不同運行方式以及事故情況下的輸送電流進行發(fā)熱校驗。導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算時產生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。工程上都預先根據(jù)各類導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，可查有關設計手冊。

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

2.3按電壓損耗選擇導線最佳截面

電流通過導體時，由于線路上有電阻和電抗存在，除產生電能損耗外，還要產生電壓損耗。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%;變壓器低壓側母線到用電設備受電端的低壓線路的電壓損耗，一般不超過用電設備額定電壓的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，則應適當加大導線的截面，使之滿足允許的電壓損耗要求。

在地方電力網中，導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的電壓損耗，為了保證負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線截面。一般的配電網，特別是農村電網其導線截面均按容許電壓損耗選擇。

2.4 按機械強度的要求選擇導線最佳截面

架空導線在架設時和架設后都要承受一定的拉力和導線的自重，以及風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，都會致使導線內部產生一定的應力，這時如果導線過細就會發(fā)生斷線的事故，因而要求導線必須具備足夠的機械強度，以防止其在架設或運行過程中產生不應有的斷線現(xiàn)象，從而保證線路的安全運行。設計規(guī)程中分別根據(jù)線路的性質和導線所用的材料，規(guī)定了導線最小允許截面。

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)定其導線截面不得小于35 mm2。通過其他地區(qū)的導線截面，與線路類型有關，可參考有關資料。

2.5 按電暈損耗條件選擇導線最佳截面

電暈損耗是電力系統(tǒng)運行中的不利因素，導線發(fā)生電暈時要消耗電能，增加線路損失，甚至使導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，對附近通信設施有干擾作用，因此對于高海拔地區(qū)的超高壓線路的導線截面的選擇，主要取決于電暈條件，并要求線路在正常運行情況下，晴天不出現(xiàn)全面電暈。

導線發(fā)生電暈的情況與氣候條件、海拔高度有很大關系。當這些外界條件相同時，導線是否發(fā)生電暈，還與導線半徑有關，半徑越大，越不容易發(fā)生電暈。電暈損耗還受導線表面狀況的影響，導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線。

3 電力網導線最佳截面優(yōu)化選擇的應用

對于35kV以上的架空送電線路，一般按經濟電流密度選擇導線截面。而按電壓損耗選擇導線截面的方法，主要用于沒有特殊調壓設備的配電網中。但不論采用哪種方法，所選擇的導線截面，必須滿足機械強度和發(fā)熱的要求，按經濟電流密度選擇的導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，應根據(jù)臨界電暈電壓來校驗導線截面。避免電暈損耗，則是330kV以上的超高壓線路決定導線截面的主要控制條件。

以上介紹多種選擇導線截面方法，在不同的具體情況下，各種方法需要靈活應用與配合。如果按其中某一個方法來選擇導線截面，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，在實際導線截面的選擇中，往往有時滿足了經濟性的要求，卻又不能滿足電能質量和安全可靠性等技術條件的要求，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條件來選擇導線的最佳截面。

4 結束語

對于不同的電力網，選擇導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線的截面，都應能滿足保證供電的電能質量、安全可靠性、經濟性等方面的要求。根據(jù)實際情況，靈活采用不同的方法去選擇導線的最佳截面，以使其能在技術和經濟指標兩方面均能達到最優(yōu)，從而更好地保障電力網輸配電線路安全、可靠、經濟、合理的運行。

參考文獻：

[1]李振宇 《中低壓配電網規(guī)劃與設計基礎》 電源技術應用。

[2]常文平主編 《工廠供電技術》（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，大學本科。