办理电线路导线截面选择的优化设计

办理电线路导线截面选择的优化设计

周鑫

国网齐齐哈尔供电公司齐齐哈尔

摘要：电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路两大类。架空线路的导线及避雷线等架设在露天的杆塔上。电缆线路一般直接埋设在地下或敷设在电缆沟道中。由于架空线路的建设费用比电缆线路低得多，且架空线路具有施工周期短、检修维护方便等优点，因此，输、配电线路绝大多数采用架空线路。只有在负荷密度大、人口稠密的中心城市的繁华地段，发电厂和变电所内部或附近，以及严重污秽区不宜采用架空线路时，才采用电缆线路。其中导线是电力线路的主要元件，正确选择导线截面对电力网的经济和技术指标有很大影响。电力线路主要由导体（线芯）、绝缘层、保护层等构成。导线是电力线路的主要元件，正确地选择导线截面对电力网的经济和技术指标有很大影响。对35kV及以上架空线路，首先按经济电流密度选择导线截面，然后按允许截流量、电晕和机械强度进行校验。对于35kV以下的电力网一般按允许电压损耗率选择导线截面，按允许载流量和机械强度进行校验。

关键词：电力线路结构;导线截面;电流密度;电压损耗

综上所述，对35kV及以上架空线路，首先按经济电流密度选择导线截面，然后按允许截流量、电晕和机械强度进行校验。对于35kV以下的电力网一般按允许电压损耗率选择导线截面，按允许载流量和机械强度进行校验。应当指出，选择导线截面时应当考虑电力网络的发展，在计算中必须采用稳定的经常重复的最大负荷，特别当系统发展还不是很明确的情况下，应注意不要将导线截面定得太小。

1电力线路结构

架空线路主要包括杆塔、绝缘子、导线、避雷线、横担及金具等。它们的作用分别如下所述：导线用来传输电流、输送电能。避雷线用来把雷电流引入大地，保护线路绝缘，使其免遭大气过电压的破坏。杆塔用来支持导线和避雷线，并使带电体之间、带电体与接地体之间保持必要的安全距离。绝缘子用来使导线与杆塔之间保持绝缘，它应能承受线路最高运行电压和各种过电压，而不致击穿。金具用来固定、悬挂、连接和保护以上各主要元件的金属件。

电力线路主要由导体（线芯）、绝缘层、保护层等构成。它们的主要作用是，导电线芯用来传输电能;绝缘层用来使线芯与线芯、线芯与保护层间互相隔离，并要求绝缘性能和耐热性能良好;包护层用来包护绝缘层，使电缆在运输、储存、敷设和运行时，绝缘层不受外力损伤和防止水分浸入。在油浸纸绝缘电缆中，保护层还具有防止绝缘油外流的作用。

架空线路各元件暴露在大气之中，导线及避雷线不仅受到风吹、履冰和气温变化等的影响较大，而且承受的张力也比较大，同时还受到空气及各种有害物质的侵蚀。因此，对导线的要求是：具有良好的导电性能、必要的机械强度和抗腐蚀性能，且制造工艺简单，质轻，价廉。

导线的材料主要是铜、铝、钢等。铜是理想的导线材料，但由于铜的用途广，价格高，只在负荷较大的配电线路上使用;铝的导电率仅次于铜，但成本比铜低得多，所以目前导线多采用铝材料。为了提高铝导线的强度，铝中加少量的镁、硅等元素，可制成强度较高的铝合金绞线;钢的导电率较差，但由于其强度高且价格低廉，故避雷线一般采用钢绞线。

为了防止电晕并减少线路感抗，220kV及以上电压等级线路多采用扩径或分裂导线。分裂导线多有2～4根钢芯铝绞线作为次导线（或称子导线）组成一相导线，次导线之间用金属间隔棒支撑。

2导线必须满足的基本条件

一是按允许载流量校验导线截面。允许载流量是指通过在热平衡条件下，由导线的允许温度确定的导线长期允许通过的电流。因此，所有导线都必须根据可能出现的运行情况进行允许载流量校验。规程规定，按允许载流量校验时，钢芯铝绞线的允许温度一般为70摄氏度。按此规定，并取导线环境温度为25摄氏度。如果最高气温月的最高平均温度不等于25摄氏度，还应允许载流量进行修正;事故情况下（如环网在电源端线路断开或双回路断开一回时），导线的温度允许到90摄氏度，导线的允许载流量将有所增加。

二是按机械强度校验导线截面。导线在运行时可能突然增加一些偶然的外界机械负载，因而应保证导线在运行中有一定的机械强度。为此，对于跨越铁塔、通航河流的运河、公路、通信线路、居民区的线路，规定导线截面不得小于35平方毫米。

三是按电晕校验导线截面。电晕要消耗电能，电晕放电所产生的脉冲电磁波对无线电和高频通信有干扰，放电所产生的臭氧对导线及金属元件有腐蚀作用。因此，线路在设计运行时，不允许全面电晕发生。为了避免电晕，导线截面不能过小。

由试验和运行经验得知，一般110kV以下的架空线路和35kV以下的电缆线路，由于电压低，不会发生全面电晕，因此，也不必验算电晕损耗和绝缘介质损耗。110kV线路的导线截面小于9.6平方毫米，220kV线路的导线截面小于21.4平方毫米，就应加大导线截面或采用分裂导线。

3按经济电流密度选择导线截面

为了降低线路的电能损耗，导线截面愈大愈有利，但从减少投资和节约有色金属的角度来看，导线截面愈小愈好。因此，在一定的使用条件下，可能存在一个从经济上看是最为有利的导线截面积。

为求得经济上最有利的截面积，必须进行经济计算，经济计算应包括线路的投资和年运行费用两个方面。

4导线截面选择计算实例

在选择导线截面时，往往按不同方法选出的导线截面是不一样的，所以要根据不同情况选择不同的方法，并进行发热条件、电压损耗条件、机械强度等的校验。如一般6～10kV及以下输电线路，若电流较大、线路较短时可按发热条件选择截面；对35kV及以上输电线路和6～10kV长距离线路，可按经济电流密度和电压损失选择截面。下面以实例介绍导线截面的计算与选择：例：一条长30km的10kV铝绞线架空线路，在15km处有负荷600kW，末端处有负荷300kW，功率因数同为0.8，两处最大负荷年利用小时数为均为5000h，容许电压损耗为5%，当地最热月平均气温25℃，试选择导线的合理截面。此条线路为低压长距离线路，根据经验，该线路的截面选择可以按经济电流密度或电压损失条件来计算，然后按发热条件和机械强度校验。

结语

综上所述，对35kV及以上架空线路，首先按经济电流密度选择导线截面，然后按允许截流量、电晕和机械强度进行校验。对于35kV以下的电力网一般按允许电压损耗率选择导线截面，按允许载流量和机械强度进行校验。应当指出，选择导线截面时应当考虑电力网络的发展，在计算中必须采用稳定的经常重复的最大负荷，特别当系统发展还不是很明确的情况下，应注意不要将导线截面定得太小。

参考文献

[1]黄恩才.关于导线和电力电缆截面的选择计算[J].林业科技情报，2010（03）.

[2]张明金.导线和电缆截面选择原则的探讨[J].中国现代教育装备，2007（11）.