架空输电线路中导线的选型

1、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

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

3、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510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-PS=LP(11).3UeJC0S(|)式中S导线截面，mrriP输送容量，kwue线路额度电压，kvJ经济电流密度，A/mm2cos小一功率因素经济电流密度J计算公式：=k=存鼠3刈1十型(必询1_L_looog=c3LrlfJVx(tP+D)x<PF=-i+%D0m1-r

4、-a-'Iooxq+'joPHU00以上式中j导体的经济电流密度.A/rnm1：4一与导体尺寸有关的单位长度成本的可变部分，元2/(mmm)：Q导体的经济截面.mm2；皿第一年导体最大负荷电流，A；R单位长度的视在交流电阻，dm,R摩那】,Q/th;刖2QU下的电阻率，B为导体损耗系数，B=(i+yp+xi+4i+42)；片集肤效应系数：n邻近效应系数；品金属护套的损耗系数；&一铠装的损耗系数:修温度系数，%="%)(他-20)；的0导体材料20c下电阻的温度系数，i/r.能平均导体运行温度，。M每回路相威数目：M传输同样型号和负荷值的回联数L-最大优荷质耗时

5、间，h,7=0.85元T一最大负荷利用时间，M贴现率；N经济寿命,a；负荷增长率；b-能源成本增长率D由于线路期耗械外的供电容量的成本，元/(kW-a)；a导体本体及安装成本.元(cr-导体总成本，元；P在相关电压水平上IkWh的成本，JLAWtiF由式(EJ-3)定义的就助信；力一式(E4)定义的辅助量；/由式(EJ5)定义的辅助母中由于我国幅员辽阔，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/mm)导线材料最大负荷利用小时数Tmax3000以下3000

6、50005000以上铝线1.651.150.9铜线3.02.251.752）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：增加了送电线路的电能损失；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日（单位为KV/cm）与全面电晕临界电场强度5之比值来衡量，E/Eo的比值不宜大于80%-85%试验表明：当EE0=0.8时，起始电晕放电；当

7、0.9<E/Eo<1时，有较大的电晕放电；当E/E0>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额定电压（KV110220330500750导线外径9.6

8、21.433.62X21.63X17.12X36.243X26.824X21.64X36.95X30.26X25.5武汉高压研究所还推荐，在年平均电晕损失AP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额定电压（KM导线结构110220330参考海拔0.89外径9.121.42X201120相应导线型号LGJ-50LGJ-2402XLGJ-2400.79外径10.624.82X

9、24.52270相应导线型号LGJ-70LGJJ-3002XLGJJ-3000.7外径1228.52X29.33440相应导线型号LGJ-95LGJJ-4002XLGJJ-5003）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max(1式中WmaX输送容量，MVAue线路额定电压，kvImax导线持续容许电流，KA见表4最局允许温度（C）导线型号7080最局允许温度（C）导线型号7080LGJ-1086LGJQ-15

10、0450455LGJ-16105108LGJQ-185505518LGJ-25130138LGJQ-240605651LGJ-35175183LGJQ-300690708LGJ-50210215LGJQ-300(1)721LGJ-70265260LGJQ-400825836LGJ-95330352LGJQ-400(1)857LGJ-95(1)317LGJQ-500945932LGJ-120380401LGJQ-60010501047LGJ-120(1)351LGJQ-70012201159LGJ-150445452LGJJ-150450468LGJ-185510531LGJJ-18551553

11、9LGJ-240610613LGJJ-240610639LGJ-300690755LGJJ-300705758LGJ-400835840LGJJ-400850881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+40C）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+70C）O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

12、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：35KV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%;10KV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的土7%;220V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(DUT51182000)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线路电压KV1106635100.38电压损耗4.574.5752.557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

13、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35mm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（mm）导线构造架空线路等级I类II类田类单股线不许使用不许使用不许使用多股线251616注：35KV以上线路为I类线路；135KV的线路为II类线路

14、；1KV以下线路为田类线路。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°Co裸导体的热稳定计算公式：QdS-CC=Klnt210"ti式注S裸导体的载流截面，mm2；Qd短路电流的热效应，A2SjC热稳定系数；K常数，WS/（Ocm4X铜为522k10将为222x10®；T常数，P,铜为235,铝为245；h导体短路前的发热温度，七；h短路时导体最高允许温度，铝及铝镁（隹）合金可取200*铜导体取300”在不同的工作温度.不同材料下,C值可取袤7.L8所列数值。«7.1.8不同工作温度，不

15、同材料下。值工作湿度V50556065TO75一80S59095100Q5硬削质铝族合金第91的87的押777S73建*1791761741711第1661573、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610KV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

16、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，300mm2的导线一般采用40mm2钢芯（钢管杆因安全系数提高，钢芯可降为25mm；240mm的导线钢芯已从以往常用的40mrri降为30m和导线重量减少4.1%;其余95150mrri的导线如均降低一号钢芯，导线重量可减少8.614%。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