架空輸電線路中導(dǎo)線選型

1、架空輸電線路中導(dǎo)線的選型牟?。ㄖ泄の浯笤O(shè)計(jì)研究有限公司，武漢市，430072 ）摘要：隨著社會科技的進(jìn)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(shí)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(jì)電流密度0 引言在架空輸電線路的設(shè)計(jì)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(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)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(diǎn)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(jì)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(yùn)行，需要經(jīng)常耐受風(fēng)、冰等外荷載的作用，氣溫的劇烈變化以及化學(xué)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(jì)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(jī)械強(qiáng)度和耐振性能。導(dǎo)線和地線應(yīng)具有一定的耐化學(xué)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(jì)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(jì)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(jī)械強(qiáng)度和電暈進(jìn)行校驗(yàn)。必要時，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面按經(jīng)濟(jì)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(yùn)行后510 年電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃，在計(jì)算中必須采用正常進(jìn)行方式下經(jīng)常重復(fù)出現(xiàn)的最大負(fù)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(jì)算公式為SP(11)3U e Jcos2式中S 導(dǎo)線截面， mmP輸送容量， kwUe線路額度電壓， kvJ經(jīng)濟(jì)電流密度， A/ mm2cos功率因素經(jīng)濟(jì)電流密度 J 計(jì)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(jì)電流密度也不同，但目前我國還沒有制定出合適的

4、數(shù)字，現(xiàn)仍可以參考我國 1956 年電力部頒布的經(jīng)濟(jì)電流密度，參考表 1 中數(shù)值。表 1經(jīng)濟(jì)電流密度（ A/ mm2 ）最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax導(dǎo)線材料3000 以下3000 50005000 以上鋁線1.651.150.9銅 線3.02.251.752）按電暈條件校驗(yàn)導(dǎo)線截面隨著我國運(yùn)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(jì)算出送電線路的電暈損失，其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)量概念很清楚，缺點(diǎn)是計(jì)算繁瑣。目前已很少采用

5、這種方法。現(xiàn)在趨向于用導(dǎo)線最大工作電場強(qiáng)度 Em（單位為 KV/cm）與全面電暈臨界電場強(qiáng)度 E0 之比值來衡量， Em/ E0 的比值不宜大于 80%85%。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)大的電暈放電；當(dāng)Em/ E Em/ E0 0.8時，起始電暈放電；當(dāng)0 1 時，則全面電暈放電。0.9 Em/ E01 時，有較關(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(qiáng)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(shí)際上可以認(rèn)為沒有問題。關(guān)于不必驗(yàn)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

6、強(qiáng)度與全面電暈電場強(qiáng)度的比值為0.8 時，海拔不超過1000m，一般不必驗(yàn)算電暈的導(dǎo)線最小直徑，這些最小直徑列于表2 中。表 2不必驗(yàn)算電暈的導(dǎo)線最小直徑（ mm）額定電壓110220330500750（ KV）導(dǎo)線外9.621.433.62×3×2×3×4×4×5×6×徑21.617.136.2426.8221.636.930.225.5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(biāo)準(zhǔn)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(yán)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

7、電能傳輸效率。線路所經(jīng)過的海拔地區(qū)超過1000m，不必驗(yàn)算電暈的導(dǎo)線最小直徑，列于表3 中。表 3不必驗(yàn)算電暈的導(dǎo)線最小直徑（ mm）額定電壓（ KV）110220330參考海拔導(dǎo)線結(jié)構(gòu)（m）外徑9.121.42×200.89相應(yīng)導(dǎo)線LGJ-50LGJ-2402×LGJ-2401120型號外徑10.624.82×24.50.79相應(yīng)導(dǎo)線LGJ-70LGJJ-3002×LGJJ-3002270型號外徑1228.52×29.30.7相應(yīng)導(dǎo)線LGJ-95LGJJ-4002×LGJJ-5003440型號3）按導(dǎo)線長期容許電流校驗(yàn)導(dǎo)線截面選定的

8、架空輸電線路的導(dǎo)線截面，必須根據(jù)各種不同運(yùn)行方式以及事故情況下的傳輸容量進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)，即在設(shè)計(jì)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(jì)算公式為W 3UImax(12)maxe式中 W max輸送容量， MVAUe線路額定電壓， KVI max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）最高允許最高允許溫度7080溫度7080（）（）導(dǎo)線型號導(dǎo)線型號LGJ1086LGJQ 150450455LGJ16105108LGJQ 185505518LGJ25130138LGJQ 240605651LGJ35175183LGJQ

9、300690708LGJ50210215LGJQ 300721（1）LGJ70265260LGJQ 400825836LGJ95330352LGJQ 400857（1）LGJ95317LGJQ 500945932（1）LGJ120380401LGJQ 60010501047LGJ120351LGJQ 70012201159（1）LGJ150445452LGJJ 150450468LGJ185510531LGJJ 185515539LGJ240610613LGJJ 240610639LGJ300690755LGJJ 300705758LGJ400835840LGJJ 400850881需要說明的

10、是，在一定環(huán)境溫度下（如為40）運(yùn)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(yán)格地講，送電線路導(dǎo)線的最大弧垂應(yīng)按導(dǎo)線在極限容量運(yùn)行時本身的溫度來考慮。但我國現(xiàn)行的線路設(shè)計(jì)規(guī)程卻是按最高環(huán)境溫度（或覆冰情況）來設(shè)計(jì)最大弧垂的，因?yàn)檫@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(biāo)準(zhǔn)，線路的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行的安全性等因素，實(shí)踐證明是適宜的。4) 按電壓損失校驗(yàn)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(fù)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&

11、#177; 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 5118 2000）中規(guī)定對農(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1106635100.38壓 KV電壓損4.5 752.5 574.5 7耗在計(jì)算中如電壓損耗不超過上述規(guī)定就認(rèn)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(jìn)系統(tǒng)接線，合理分配負(fù)荷以降低電壓損失；其次是提高負(fù)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(rèn)為，在使用帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器時，線路電壓損耗可適當(dāng)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

12、投資增加較多，也是不經(jīng)濟(jì)的。5) 按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面為了保證架空線路必要的安全機(jī)械強(qiáng)度，對于跨越鐵路、通航河流和運(yùn)2河、通信線路、居民區(qū)的線路，其導(dǎo)線截面不小于35mm。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。2表 6按機(jī)械強(qiáng)度要求的導(dǎo)線最小容許截面（mm）架空線路等級導(dǎo)線構(gòu)造單股線類不許使用類不許使用類不許使用多股線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(jì)算公

13、式：SQdCC= K lnt 210 4t 13、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(jì)比較來確定；鋁合金絞線：由于導(dǎo)線較輕，有一定的經(jīng)濟(jì)意義；但多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明鋼芯對安全運(yùn)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(jī)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

14、強(qiáng)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(qiáng)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(jì)中，22300 mm 的導(dǎo)線一般采用40 mm 鋼芯（鋼管桿因安全系數(shù)提高，鋼芯可降為2225 mm）； 240 mm 的導(dǎo)線鋼芯已從以往222常用的 40 mm降為 30 mm，導(dǎo)線重量減少4.1 ；其余 95150 mm的導(dǎo)線如均降低一號鋼芯，導(dǎo)線重量可減少8.6 14。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(dāng)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(yán)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(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，在根據(jù)運(yùn)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(xiàn)資料1、 GB 1179-2008圓線同心絞架空導(dǎo)線2、 GB 50061-201066KV及以