架空导线动态模式下经济电流密度取值

Z1= ( A + 3BS ) / N =
( A + 3D SL 10- 3) / N
( 1)
式中 A 与导线截面无关或关系不大的投资费
用, 元;
B 架空线路每相导线单位面积的投资费
用, 元; S 每相导线截面, mm2; N 标 准 抵 偿 年限, 年 ( 一般 取 5 ~ 10
年, 本文取 8 年) ;
0 42
如某 35 kV 变电所主变压器容量为 6 300 kVA, 35 kV 线路选 用钢芯 铝绞线, 线路 长度为 20 km, 规划期内 0 5 h 平均最大电流为 100 A, 最大负荷 利用小时为7 000 h, 导线价格为 18 元/ kg, 计算电 价为 0 4 元/ kW!h, 按新旧两种方法选择导线截面 并进行效益比较。
由式 ( 5) 可知, 由于 j 与其余各量在其定义 域内均为正值, Z = f ( j ) 的二阶导数一 定存在,
而且大于 0, 因此, Z = f ( j ) 一定 存在极 小值。
将 Z 对j 求导得: # Z/ #j = 3IL [ !- D ( N - 1+ n/ j 2) 103
( 6)
令 # Z/ #j = 0, 可得年计算费用最低时对应的
d. 架空线路总的计算费用 ( Z )
Z = Z1+ Z2+ Z3
Z = ( A + 3D SL 10- 3) ( N - 1+ n)
3I 2 !L 10- 3/ S
( 4)
2 导线经济电流密度的计算
根据式 ( 4) , 将导线截Baidu Nhomakorabea S 用电流密度 j 表示
为S = I/ j , 则年计算费用与导线电流密度的关系
2006 年全国发电量达28 344亿 kW! h, 同比增长 13 4% ; 全社会用电量达28 248亿 kW!h, 同比增长 14% 。 虽然用电增幅保持较高水平, 但由于新增发输电能力较多, 今年电力供 需形势总 体比前 3 年有 所缓和。2006 年迎峰 渡 夏期间, 全国最大电力缺口约为1 300万 kW, 比上年减少了近 一半。全年 国网系 统发生 拉闸限 电15 382条次, 下降 96 6% ; 南网系统拉闸限电5 950条次, 下降 85 2% 。 气温、来水、台风等不确定因素对迎峰渡夏形势影响比较突出, 电力供应短期内也将受到较大影响。
为
Z = A ( N - 1+ n) + 3ILD 10- 3
( N - 1+ n) / j + 3IL !j 10- 3
( 5)
由式 ( 5) 可以看出, 影响年计算费用的因素
较多, 它是一个多元函数, 就其对导线电流密度而
言, Z = f ( j ) 的关系曲线如图 1 所示。它与工程
的初投资及折旧维修 费 ( 曲 线 1 为一次双 曲线) 、
[ 2] 杨云锦. 论工业 企业架空 导线的经 济电流密 度 [ J] . 电网 技 术, 1997, 21 ( 9) : 11- 14.
[ 3] 李云台, 张金 星. 关于导线 经济电流 密度的讨 论 [ J] . 电 工 技术, 1996, 1: 19- 22.
[ 4] 彭 伟. 按经济 电流密度 选择导线 截面的探 讨 [ J] . 华北 电 力技术, 1999, 5: 1- 3.
a. 按国家原颁布的经济电流密度选导线截面 为 111 1 mm2, 取标称值 120 mm2。
b. 按现推荐 的经济电流密 度选导线 截面为 238 1 mm2, 取标称值 240 mm2。
c. 按国家原颁布的经济电流密度选导线截面 的年计算费用为 43 57 万元。
d. 按现推荐的经济电流密度选导线截面的年 计算费用为 35 16 万元。
< 3 000 1 65 30
年最大负荷利用小时/ h
3 000~ 5 000 1 15 2 25
> 5 000 09 1 75
1 架空线路的年计算费用
年计算费用是将工程的初投资费、折旧维护费
与运行费用归算到抵偿年限内的年平均值。
a. 抵偿 年 限 内 架 空 线 路 初 投 资 的 年 均 值
( Z1)
导线截面的选择是电网规划设计中的一项重要
工作。较大的导线截面, 虽然增加了电力线路工程 投资, 但由于运行中电能损耗较小, 能降低运行费
用。反之, 较小的导线截面虽能降低工程造价, 但
对应的运行费用较高。因此, 存在一个导线截面的 最佳选择问题。按经济电流密度来选择导线截面,
可使所设计线路的 年计算费用最 低, 经济效 果最
b. 经济电流密度与材料价格和电能单价直接 相关, 且与 / 成正比。
c. 不同的历史时期, 材料价格和电能单价的 取值不同, 因此, 在不同的时期和地域, 其经济电 流密度应根据当时的 / 值, 从 jec = f ( / ) 曲 线查取, 方能取得较好的经济效益。
参考文献:
[ 1] 黄 悌, 朱容坊, 李宗庚. 按 经济输送 容量选择 输电线路 导 线截面 [ J] . 四川电力技术, 2000, 23 ( 2) : 1- 6.
导线的运行费 ( 电能损耗费) 有关 ( 曲线 2 为一直
线) , 与导线截面 无关部分的投资 费用为一常量,
总的年计算费用为三者之和 ( 曲线 3) 。
图 1 z = f ( j ) 关系曲线
当 j < j ec 时, 总的年计算费用随导线电流密度 的减小而增大, 若 j < j ec , 则 Z > Zmin, 曲线 1 成 为 Z = f ( j ) 的渐近线, 工程的初投资及年折旧维 护费成为影响年计算费用的主要因素。这是所选导 线截面过大所致。
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均电流) , A;
最大负荷损耗时间, h;
! 导线电阻率, 1/ ∀ ( 铝导线为 0 031 5,
铜导线为 0 018 8) ; 电能单价, 元/ kW!h。
最大负 荷损 耗时 间可 查 = f ( T max) 曲线, 文中对应于 T max< 3 000、T max= 3 000~ 5 000、T max > 5 000 时, 分别取1 500、2 800、5 500。
摘要: 从架空线路年计算费用的构成和计算入手, 导出了导线经济电流密度 ( j ec) 的计算公式, 提出导线价格 ( ) 和电能 单价 ( ) 是影响架空导线经济电流密度的主要因 素, 并分 析了导 线价格、电 能单价、 经济电 流密度 三者间的 关系, 指 出 国家原颁布的经济电流密度在现阶段使用存在不合理性, 给出了现阶段经济电流密度推荐值及 j ec= f ( / ) 曲线, 为动 态 模式下架空导线经济电流密度的取值提供依据。 关键词: 动态模式; 架空导线; 年计算费; 电流密度 [ 中图分类号] TM726. 3 [ 文献标识码] B [ 文章编号] 1004- 7913 ( 2007) 03- 0035- 03
作者简介:
李 霖 ( 1985 ) , 男, 学 士, 从 事 电力 系 统 自动 化 研 究 工 作。
( 收稿日期 2006- 12- 22)
2007 年电力供需趋势预测
2007 年我国电力供需仍存在时段性、季节性矛 盾。国家 发改委对 2007 年我国电力供 需状况预测显示, 2007 年全国电 力 供需紧张将进一步缓解, 六大区域电网总体均基本平衡, 个别区域和部分 省区市电网 电量出现 富余。但由于 需求依然保 持 两位数以上增速及存在一些不确定因素的影响, 时段性、季节性矛盾仍然存在。
电流密度, 经济电流密度 jec 为
j ec =
D ( N- 1+ n) !
( 7)
设 m=
D ( N- 1+ n) !
则 j ec = m /
( 8)
3 经济电流密度的取值
由式 ( 7) 可知, 与导线截面无关部分的投资 费用 ( A ) 、线路的计算电流 ( I ) 及线路长度 ( L ) 均不是影响经济电流密度的因素。一般情况下, 抵 偿年限 ( N) 和年折旧维护率 ( n ) 在一定时期内 可视为常 量, 因此, 在 一定的最大负 荷损耗时间 ( ) 下, 材料价格 ( ) 和电能单价 ( ) 是影响 经济电流密度的直接因素 ( 随机变化的动态参 数) 。
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图 2 铝导线 j ec= f ( / ) 关系曲线
图 3 铜导线 j ec= f ( / ) 关系曲线
表 2 现阶段导线经济电流密度推荐值 A/ mm2
导线材料 铝线
年最大负荷利用小时数/ h
< 3 000
3 000~ 5 000 > 5 000
0 81
0 59
L 架空线路长度, km; D 导线的比重, 铝线为 3 528 g/ cm3, 铜
线为 8 9 g/ cm3;
导线的价格, 元/ kg。
与导线截面无关或关系不大的投资费用包括杆
塔、绝缘子、避雷线及接地装置、导线的钢芯、勘
测设计及施工费用等。
b. 年折旧维护费 ( Z2) 年折旧维护费是 指按国家规定的折旧维护率
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架空导线动态模式下经济电流密度取值
Economical Current Density Study on Overhead Line Conductors under Dynamic Mode
李 霖1 , 李云台2
( 1. 燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004; 2. 青州供电公司, 山东 青州 262500)
按现推荐导线经济电流密度值来选择导线截面 可使年计算费用降低 8 41 万元, 降低率为 19 3% , 所选导线截面比原截面大, 年计算费用低。
4 结论
a. 国家原颁布的导线经济电流密度已不再是 最佳值, 文中给出的动态 模式下的 j ec = f ( / ) 曲线和经济电流密度推荐值在现阶段具有良好的经 济性。
导线经济电流密度的因素很多, 如抵偿年限、导线
种类、负荷性质、材料价格和电能单价等, 而现在 材料的价格、电能单价等与 1987 年相比已发生了
几倍甚至几十倍的变化。因此, 现行的静态模式下
的经济电流密度的经济性将发生变化。
表 1 1956 年电力工业部颁布的 导线经济电流密度
A/ mm2
导线材料
铝线 铜线
佳。建国以来我 国先后 2 次颁 布导线经济电 流密
度, 1956 年由电力工业部颁布的 ( 见表 1) , 此推 荐值一直在我国电力系统沿用了 30 年; 1987 年由
水利电力部颁布, 至今仍在电力系统规划设计中应 用。通过分析 2 次颁布的经济电流密度值, 发现在
实际应用中存在缺陷, 只反映了负荷性质 ( T max) 变量, 而导线价格和电能单价 2 个动态参数没有反 映出来, 只能算是静态模式下的推荐值。影响架空
在架空导线经济电流密度的影响因素中, 导线 的价格和电能 单价在不同的历史时期 有不同的取 值。在计 划经济时期, 这两大参数受 国家统一控 制, 在相当长的时期内保护不变, 因此, 导线的经 济电流密度在 较长的时间内保持某一 定值是合理 的。而在市场经济时期, 导线价格和电能单价已发 生了较大幅度的变化, 就全国而言, 这 2 个参数有 地域性差异, 因此, 和 的比值呈现出的动态特 性充分反映了不同时期和地域对经济电流密度的影 响。j ec = f ( / ) 关系曲线如图 2、图 3 所示, 在 不同的时期和地域, 根据当时的 和 值, 可方便 地查出相应的经济电流密度值。根据山东电网目前 的情况 ( 以县级电网参数为依据) 进行测算, / 值约为 45 ( 铝) 和 80 ( 铜) , 因此, 现阶段导线经 济电流密度推荐值如表 2 所示。
当 j > j ec 时, 总的年计算费用随导线电流密度 的增大而增大, 若 j > jec, 同样使 Z Zmin, 曲线 2
是 Z= f ( j ) 的渐近线, 这时, 年运行费 ( 电能损
耗费) 成为影响年计算费用的主要因素, 这是所选
导线截面过小所致。
只有当 j = jec 时, 年计算费用在曲线 1 和曲线 2 共同影响下出现极小值 Zmin, 因此, 把点 j ec 称为 导线的经济电流密度。
( n) 每年提取的费用, 对于高压输配电线路 n 取
7% 。
Z2= nZ1= ( A + 3D SL 10- 3) n
( 2)
c. 年运行费 ( Z 3)
年运行费即为电能损耗费:
Z3= 3I 2 !L 10- 3/ S
( 3)
式中 I 计算电流 ( 取计算期内 0 5 h 最大平
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