导线极限输送容量计算
电力线路最大输送容量的研究计算
- 110 -电力线路最大输送容量的研究计算李伟祥 王亚忠 单晓红（广西电力职业技术学院，广西 南宁 530007）【摘 要】电力线路的最大输送功率是调度人员和变电站值班员重视的问题。
文章以输电线路的极限传输角作为静态稳定条件，根据远距离输电线路的功角特性方程，得到输电线路静稳极限功率的算式，根据选择导线经济截面的公式，给出了电力线路经济输送容量的算式，根据10%电压损失下负荷距公式，给出了10%电压损失限定的最大允许输送功率的算式，根据导线容许发热条件限制给出了安全电流限制的最大允许输送容量算式。
分别给出500kv，220kv，110kv，35kv，10kv 线路最大输送功率的五个算例，算法和算例对运行人员计算电力线路的最大输送功率有借鉴作用。
【关键词】电力线路；输送容量；静稳极限；负荷距；经济容量；安全电流 【中图分类号】TM71 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2011)02-0110-03（一）输电线路的自然功率如图1所示，设CZ U I 22&&=，设已知22,I U &&和波阻抗CZ ，则线路首端电压的表达式为【1】⎪⎭⎪⎬⎫==l j l j e I I e U U ββ2121&&&& （1） 上式表明，当负荷阻抗等于线路波阻抗时，线路上各点电压、电流只有相位差而无幅值差。
如果线路首端电压为额定电压N U 时，沿线各点电压均为N U ，这时输电线路传输的功率称为自然功率n P ，即CNn Z U P 2=（2）图1 自然功率示意图不同电压等级线路的自然功率如表1所示 表1 线路的自然功率（MW）线路电压（kv）单导线 分裂导线35 3 110 30220 120 160（双分裂） 500900（四分裂）根据（2）式和表1，可算出线路的波阻抗如表2所示。
表2 线路的波阻抗（Ω）线路电压（kv）单导线 分裂导线35 408 110 403220 403 302.5（双分裂） 500336（四分裂）（二）电力线路最大输送功率的四个限制条件1.输电线路的输送功率【1】lP P n βδsin sin ⋅= （3）式中，n P ——线路的自然功率，δ——输电线路的允许传输角km 100/6,30~25o o o ==βδ，l 为线路长度。
架空送电线路导线截面选择和校验
一.架空送电线路导线截面选择和校验架空送电线路导线截面一般按经济电流密度来选择，并根据电晕，机楔强度以及事故情况下的发热条件进行校验。
必要时通过技术经济比较确定。
但对超高压线路，电晕往往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用的饿输送容量，应考虑线路投入运行后5~10年的发展。
在计算中必须采用正常运行方式下经常重复出现的最高负荷，但在系统发展还不明确的情况下，应注意勿使导线截面顶得过小。
导线截面的计算公式如下式中S---导线截面（MM）P---送电容量U---线路额定电压J---经济电流密度我国1956年电力部颁布的经济电流密度如表7-7所示。
经济电流密度的确定，涉及到电力和有色金属部门的供应，分配和发展等国民经济情况，目前有待统一修订标准。
2.按电晕条件校验导线截面在高压输电线中，导线周围产生很强的电场，当电场强度达到一定数值时，导线周围的空气就发生游离，形成放电，这种放电现象就是电晕。
在高海拔地区，110~220KV线路及330KV 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：①增加了送电线路的电能损失；②对无线电通信和载波通信产生干扰。
至于电晕对导线的腐蚀，从我过东北系统154KV升压至220KV线路的实际运行情况来看，没有明显的影响，可暂不考虑。
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，缺点是计算较繁。
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Em（单位为/cm）与全国电晕临界电场强度E。
之比植来衡量。
许多国家（如瑞典，前苏联等）认为，三相平均的导线表面最大工作电场强度与全国电晕电场强度之比若小于0.9，即，则认为是经济的。
前苏联“330~750KV线路年平均电晕损失计算导则”中提出，当时，电晕损失是非常小的，可以忽略不计。
我国东北系统的升压线路，刘天关330KV线路在人工气候室的试验表明：当时，起始电晕放电；当0.9< <1时，有较大的电晕放电；当>1时，则全面电晕放电。
风电场集电线路线径选择研究
风电场集电线路线径选择研究摘要：集电线路设计是将风电机组的箱式变压器高压侧电力，汇集输送至风电场变电站。
风电场集电线路工程与一般电网输送电线路工程不同，风电场集电线路的特殊性在于它是风电场内的输送线路，与风电机组单机容量、发电量、串接风电机组数量及风电机组位置、场内道路密切相关。
集电线路设计是将风电机组所发电量经一机一变单元接线方式后在箱变高压侧先串接汇流，输送至升压站后二次共同升压的集电方案。
在选择导线的型号及截面时，既要保证输电线路的安全可靠性，又要充分利用导线的负载能力。
关键词：风电场；集电线路；路径1 工程概况某风电场场址区地貌类型为侵蚀剥蚀低中山，大部分山体基岩裸露。
总体地势北高南低，地形起伏较大，冲沟发育，沟道主要为南北走向。
场区海拔高程在2650～2950m之间，相对高差达300m。
该风电场安装46台单机容量为2.2MW风电机组，总装机容量101.2MW。
风电机组机组出口电压为0.69kV,风力发电机与箱式变压器的接线方式采用一机一变的单元接线方式，与单机容量配套选用46台箱式变压器进行升压，经一次升压后电压等级为35kV。
风电机组-箱式变电站组采用多机组联合单元接线方式。
2 导线截面的选择和校验对于35kV架空送电线路，导线截面一般按照经济电流密度来选择，并根据导线长期容许电流校验、电压损耗、机械强度及发热条件进行校验。
导线截面过大，将增加投资；截面过小，将增加电能损耗和电压损耗，限制线路输送容量。
风电场的集电线路输送最大负荷与气候环境密切相关，风电场的最大负荷产生于大风季节，气候条件有利于导线的散热，可提高导线的负载能力。
应通过技术经济比较进行选择，以免造成浪费或导线损坏。
以上述工程为例，该风电场装机总容量为100MW,年利用小时数为2246h。
3—5月风速最大；10—12月和1月风速最小。
单机容量为2200kW,共46台。
采用一机一变组合集电线路把46台风电机组分为4条线路，最终采用4回集电线路将风电机组发电量汇流后输送至风电场区配套建设的升压站。
导线传输容量
98120
31219
8900
332
配变负载率为：最大相电流/额定电流
线路持续输送容量=1.732*持续允许电流*电压（10、35、110、220、500kV）
电网电压/kV
架空线路
电缆线路
输送容量/kW
输送距离/km
输送容量/kW
输送距离/km
0.22
<60
<0.15
<100
<0.20
0.38
<100
<0.25
<175
<0.35
10
<3000
8-15
<5000
<10
35
<10000
20-70
110
<50000
50-150
220
<500000
200-300
各类架空三相导线持续输送容量表(35℃修正后)
导线截面mm2
持续允许电流A
持续输送容量/KVA
110kV
35kV
10kV
低0.38kV
LGJ-25
135
22634
7202
2059
78
LGJ-35
170
28503
9069
2587
99
LGJ-50
220
36881
11736
3353
128
LGJ-70
275
46103
14670
4189
159
LGJ-95
335
56162
17871
5104
194
LGJ-120
380
扩径导线在特高压输电线路工程中的应用
扩径导线在特高压交流输电线路工程中的应用探讨张禄琦、郝阳、李小亭、杨敏、何岩（西北电力设计院，陕西省西安市，710075）Application Discussion of Diameter-Extended Conductor in UHVACTransmission ProjectsZHANG Lu-Qi, HAO-Yang，LI Xiao-Ting, YANG-Min，HE-Yan (Northwest Electrical Power Design Institutes，Xi’an 710075，Shaanxi Province，China)ABSTRACT: In this paper the current application situation of diameter-extended conductor for HVAC transmission line projects are presented. Based on 1000kV UHVAC transmission line projects design from Ximeng to Nanjing, the electrical characteristics, mechanical performances and the economic features of diameter-extended conductor and conventional conductors are compared in detail.The comparison results shows that, if the transmission capacity is meet, using the diameter-extended conductor not only meets the electromagnetic environment requirements, but also can effectively reduces the project investment for UHVAC transmission line projects. For the construction of environmentally friendly and resource-saving UHVAC transmission lines, it is of great practical significance. Keywords: UHV; diameter-extended conductor; electrical characteristics; mechanical properties; economic features摘要：本文介绍了扩径导线在国内超高压交流输电线路工程中的应用现状。
(线路极限传输容量)线路参数计算表
LGJ-400 161 142 130
LGJ-500 184 162 149
LGJ-120 145 127 117
LGJ-150 170 149 137
LGJ-185 196 173 159
LGJ-240 232 205 188
LGJ-300 271 238 219
LGJ-400 322 283 261
导线温度70℃
LGJ-70 275 242 223
35kV输送容量(MVA) 导线型号 持续电流（A，25℃） 持续电流（A，35℃） 持续电流（A，40℃）
35 LGJ-35
10 9 8
LGJ-50 13 12 11
LGJ-70 17 15 14
110kV输送容量(MVA) 导线型号 持续电流（A，25℃） 持续电流（A，35℃） 持续电流（A，40℃）
LGJ-500 368 324 298
LGJ-185 31 27 25
LGJ-240 37 33 30
LGJ-300 43 38 35
LGJ-400 51 45 41
LGJ-500 59 52 47
LGJ-120 72 64 59
LGJ-150 85 75 69
LGJ-185 98 86 79
LGJ-240 116 102 94
LGJ-300 135 119 110
LGJ-95 335 295 271
LGJ-95 20 18 16
LGJ-95 64 56 52
LGJ-95 128 112 103
25
30
35
40
45
50
1
0.94 0.88 0.81 0.74 0.67
线最高允许温度为80℃ 极限输送功率
导线面积输送容量选择
5.3送出线路的导线截面选择5. 3.1正常运行方式下的最大输电容量应符合经济电流密度要求(经济电流密度选择可参考附录A)．5.3.2导线的长期允许载流量应大于事故运行方式下的最大送电容量（输电线路的持续极限输送容量可参考附录B）．6潮流计算6.1潮流汁算的目的是为了检验送电方案的合理性，同时为选择导线截面、变电设备主要规范和无功补偿设备等提供依据。
6.2应对设计水平年有代表性的正常最大、最小运行方式进行潮流计算。
必要时应对检修方式，事故运行方式进行潮流计算．6.3潮流计算中系统备用容量的分配应体现合理利用能源和系统安全经济运行的要求。
6.4地热发电机的功率因数及进相能力，应根据系统需要及机组制造情况确定．6.5在以地热电站供电为主的电网中，应进行必要的调相调压和无功补偿计算，提出满足运行电压要求的有火措施．7短路电流及其他电气计算7.1短路电流计算的主要目的是选择断路器的额定短路开断电流．7.2短路电流计算水平年应按电站投运后10年左右确定。
7.3中性点直接接地系统应同时计算三相和单相短路电流。
7.4中性点为不接地的系统，应根据系统规模计算单相接地电流，以确定消弧线圈的容置和安装位置．当单相接地电流大于表1下述数值时，中性点应装设消弧线圈接地。
表1 中性点应装设消弧线圈的单相接地电流限值系统规模单相接地电流，≥／A3～6 kV电网3010 kV电网2035 kV及以上电网lO7.5需要进行稳定计算，应参照DL755的有火要求执行。
7，6若送电距离远时．应对单机带空载线路是否产生自励磁过电压进行核算，不发生自励磁的判据为：式中：W H——发电机额定容量，单位为兆伏安(MVA)：Q C——线路充电功率，单位为兆乏(Mvar)；——发电机等值同步电抗标么值（以发电机容量为基准，包括升压变压器电抗）。
当发电机容量小于上式要求时，可采取避免单机带空载长线或者装设并联电抗器等措施。
8方案经济比较8.1接入系统设计方案经济比较的目的，是从国民经济整体利益出发，通过科学的计算分析和比较，求得经济上最佳的接入系统方案．8.2方案经济比较中，建设期的投资和运行期的年运行费用都应考虑时间因素。
高、低压线路的合理输送容量和输送距离的确定
高、低压线路的合理输送容量和输送距离的确定在选择供电方案时，常常会碰到以下问题；已知负荷容量和输电距离，怎样选择供电电压才最经济，或者已知供电电压和负荷容量，怎样确定供电距离等。
选择供电方案时，需考虑经济性和供电质量。
尤其对于电动机、水泵等动力设备需要考虑电压降情况。
电压过低，电动机容易发热，输出力矩降低，甚至不能正常启动。
根据有关理论计算和实际经验，各种电压的电力线路的合理输送容量和输送距离可参照表2—59确定。
低压380/220V三相配电线路导线的最大输送距离和截面选择还可查表2—60确定。
制订该表的条件是；各相负荷均匀分配。
cosφ=0.8，允许电压损失为∆U=7%。
表2—59 线路的合理输送容量和输送距离表2—60 导线的最大输送距离和截面选择电压损失7%的最大输电距离公式推导过程如下I=P√3U cosφ=SJ n式中I—输送电流（A）cosφ—负荷功率因数,取0.8 S—导线截面（mm2）J n—经济电流密度（A/mm2）P—输送容量（KW）U—线电压（V）0.38V将以上各值代入下式得S=√3U cosφJ n =1.9PJ n①另据380/220V供电系统的导线截面可按下式计算S=PLC∆U%×103②式中；L—输电距离（Km）C—系数，铝为50，铜为83；∆U%—电压损失，按∆U%=7代入②式，令①式大于或等于式②，则得铝导线输送距离；L≤0.66477J n(Km)铜导线输送距离；L≤1.10351J n(Km)以上两式即符合电压损失限制在7%以下的最大输电距离，即经济电流密度J n而变化。
☞例；某水泵电动机功率为17KW，采用铝导线供电，该水泵离变压器台300m，水泵年最大利用小时数约2500h，试求导线的截面。
解；由表2—60查得经济电流密度为J n=1.65A/mm2,输电距离不超过403m，电压损失小于7%。
导线截面为；S=1.9PJ n =1.91.65P=1.15P=1.15×17=19.55(mm2)选用LJ—25的铝导线。
锡盟—江苏±800+kV特高压直流输电工程内蒙古段线路导线选型分析
[收稿日期]2014-10-04；[修改日期]2015-03-03[作者简介]李孝林（1984），男，湖南人，学士，工程师，从事送电线路工程设计、送电线路软件开发工作。
doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2015.02.011锡盟—江苏±800kV 特高压直流输电工程内蒙古段线路导线选型分析李孝林（内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，呼和浩特010020）Transmission Line Selection Analysis of Ximeng-Jiangsu ±800kV UHV DCTransmission Project in Inner MongoliaLI Xiaolin（Inner Mongolia Power Survey &Design Institute Co.,Ltd.,Hohhot 010020,China ）内蒙古电力技术INNER MONGOLIA ELECTRIC POWER2015年第33卷第2期50引言导线作为输电线路最主要的设备之一，要求既能满足输送电能的要求，同时还能保证安全可靠地运行。
对于特高压输电线路，还应满足环境保护的要求，且经济合理，因此，对于特高压输电线路导线在电气、机械和经济性能等方面都提出了更严格的要求。
本文根据锡盟—江苏±800kV 特高压直流输电工程的电压等级、输送容量以及以往同类工程导线应用情况，通过技术经济比较，确定内蒙古段线路导线采用8分裂JL/G3A-1250/70型和JL/G3A-1250/100型钢芯铝绞线。
本文采用的设计方法，可供今后更高电压等级、更大输送容量的特高压直流输电工程的导线选型参考。
1锡盟—江苏±800kV 特高压直流输电工程概况1.1路径概况锡盟—江苏±800kV 特高压直流输电线路起于内蒙古自治区锡林浩特市境内锡盟换流站（毛登），途经内蒙古、河北、天津、山东、江苏5省，止于江苏省盐城市泰州换流站（杨师村），全线总长1619.7km （含黄河大跨越3.7km ），综合曲折系数1.18。
线路的极限输送功率(静态稳定极限)
线路的极限输送功率(静态稳定极限)线路的极限输送功率是指在静态稳定状态下，线路所能承受的最大功率。
在电力系统中，线路的极限输送功率是一个重要的指标，对于确保电网的安全稳定运行具有重要意义。
线路的极限输送功率与多个因素有关，包括线路的电气参数、环境条件和运行方式等。
首先，线路的电气参数是影响极限输送功率的重要因素。
例如，线路的电阻和电抗对线路的功率传输能力有直接影响。
电阻较大会导致线路的损耗增加，从而降低了功率传输能力；而电抗较大会导致线路的无功功率增加，也会对功率传输造成影响。
因此，通过合理设计线路的电气参数，可以提高线路的极限输送功率。
环境条件对线路的极限输送功率也有一定影响。
例如，高温天气会导致线路的温度升高，从而影响线路的导线温度和电气参数，进而影响线路的极限输送功率。
此外，环境湿度和海拔高度等因素也会对线路的功率传输能力产生影响。
因此，在设计和运行线路时，需要考虑环境条件的影响，以确保线路的安全运行。
线路的运行方式也会对极限输送功率产生影响。
例如，线路的并联运行模式可以增加功率传输能力，而串联运行模式则会减小功率传输能力。
此外，线路的运行方式还与电网的拓扑结构有关，例如通过并联运行可以实现电网的容量增加和负荷均衡。
因此，在电网规划和运行中，需要合理选择线路的运行方式，以提高线路的极限输送功率。
为了确保线路的极限输送功率不超过其额定值，需要进行合理的功率控制。
在电力系统中，常用的功率控制手段包括电压控制、无功补偿和负荷调节等。
通过调整电压水平、提供无功功率补偿以及合理调节负荷，可以有效控制线路的功率传输，避免超过极限输送功率而导致线路过载。
线路的极限输送功率是确保电网安全稳定运行的重要参数。
通过合理设计线路的电气参数、考虑环境条件的影响、选择合适的运行方式以及进行有效的功率控制，可以提高线路的极限输送功率，确保电网的可靠运行。
同时，对于提高电力系统的输电能力、优化电网规划和运行具有重要意义。
导线计算书
=0.0056
P*L=10*0.05*35*35/0.197=3109（kw·km）≈3.11（MW·km）
4，110kv的负荷矩和⊿U=5%:
LGJ-3×185导线等边三角形排列Dj=D=4m r=d/2=19/2=9.5 mm=0.95cm
X0=0.144LgDj/r+0.016（Ω/km)
=0.144×2.62+0.016=0.377+0.016=0.394(Ω/km)
X=X0·L=0.394*L
⊿U=(PR+QX))/Ue(v)
=(P*R0*L+Q*X0*L)/Ue
=(P*R0*L+P*tg31.78°*X0*L)/Ue
=P*L(R0+tg31.78°*X0)/Ue
=K0*P*Lr0=0.17 (Ω/m)
=0.144Lg4/0.95+0.016
=0.144*0.602/0.95+0.016
=0.0912+0.016=0.107
K0=(r0+tg31.78°*X0)/Ue（v/kw·km）
=（0.17+0.62*0.236）/220（r0+ X0tg31.78°）=0.17+0.62*0.107=0.236
X0=0.144LgDj/r+0.016（Ω/km)
=0.144Lg1.5/0.95+0.016
=0.144*0.176/0.95+0.016
=0.0266+0.016=0.043（Ω/km)
K0=(r0+X0tg31.78°)/Ue（v/kw·km）
=（0.17+0.62*0.043）/6（r0+ X0tg31.78°）=0.17+0.62*0.043=0.197
LGJ载流量计算
(转）架空线路载流量的计算一、通过对输电线路导线温度、接点温度，计算出导线当前的实际载流量我们知道导线温度国标是70度，和载流量有什么关系，导线最大载流量是多少.1.2 导线允许载流量的计算导线的温度与导线的载流量、环境温度、风速、日照强度、导线表面状态等有关，对于确定的环境条件，导线的允许载流量直接取决于其发热允许温度，允许温度越高，允许载流量越大。
但是导线发热允许温度受导线载流发热后的强度损失制约，因此架空导线的允许载流量一般是按一定气象条件下导线不超过某一温度来计算的，目的在于尽量减少导线的强度损失，以提高或确保导线的使用寿命。
允许载流量的计算与导体的电阻率、环境温度、使用温度、风速、日照强度、导线表面状态、辐射系数及吸热系数、空气的传热系数和动态黏度等因素有关。
导线的最高使用温度按各国的具体情况而定，日本、美国的导线最高使用温度允许到90℃，法国为85℃，德国、荷兰、瑞士等国允许到80℃，我国和前苏联允许到70℃。
架空导线载流量的计算公式很多，但其计算原理都是由导线的发热和散热的热平衡推导出来的，热平衡方程式为Wj+WS=WR+WF式中，Wj为单位长度导线电阻产生的发热功率,W/m；WS为单位长度导线的日照吸热功率，W/m；WR为单位长度导线的辐射散热功率，W/m；WF为单位长度导线的对流散热功率，W/m。
各国在计算过程中考虑的各个因素有所不同，使其公式的系数不同，但计算结果相差不大。
以英国摩尔根公式和法国的公式作比较，其计算值相差1%～2％。
其中英国摩尔根公式考虑影响载流量的因素较多，并有实验基础。
但摩尔根公式计算过程较为复杂。
在一定条件下将其简化，可缩短计算过程，适用于当雷诺系数为 100～3000时，即环境温度为40℃、风速为0.5m/s、导线温度不超过120℃时，可用于直径为4.2～100 mm的导线载流量的计算。
载流量计算公式如下式中，θ为导线的载流温升，℃；v为风速，m/s；D为导线外径，m；ε为导线表面的辐射系数（光亮新线为0.23～0.46，发黑旧线为0.90～0.95）；S为斯蒂芬-包尔茨曼常数5.67×10-8W/m2；ta为环境温度，℃；αs为导线吸热系数，光亮新线为0.23～0.46，发黑旧线为0.90～0.95；kt为t(t=θ+ta)℃时的交直流电阻比;Rdt为t℃时直流电阻；Is为日光对导线的日照强度，W/m2。
风电场集电线路线径选择研究
１２０ / ２５ 型导线ꎬ 接纳 ６ 台以上 １２ 台以下风电机组
当风电机组满发时ꎬ 集电线路接纳 ６ 台容量为
ＬＧＪ￣１２０ / ２５ 型钢铝绞线的持续允许电流在导
极 限 输 送 容 量 计 算 ( 导 线 温 度 在 ７０℃ ) 为
电流在导线温度为 ７０℃ 时为 ６１０Ａꎬ 按容许发热条
２２８０
切入风速 / ( ｍ / ｓ)
３
２ ２
额定电压 / Ｖ
６９０
１ ３
切出风速 / ( ｍ / ｓ)
２０
２ ３
发电机出口短路
９
１ ４
额定风速 / ( ｍ / ｓ)
９
２ ４
绝缘等级
Ｆ
电流 / ｋＡ
数量
２ 导线截面的选择和校验
部分山体基岩裸露ꎮ 总体地势北高南低ꎬ 地形起伏
较大ꎬ 冲沟发育ꎬ 沟道主要为南北走向ꎮ 场区海拔
１
机组参数
次共同升压的集电方案ꎮ 在选择导线的型号及截面
１ １
额定功率 / ｋＷ
时ꎬ 既要保证输电线路的安全可靠性ꎬ 又要充分利
１ ２
用导线的负载能力ꎮ
１ 工程概况
某风电场位于甘肃省武威市古浪县东南方向新
堡乡境内ꎮ 场址区地貌类型为侵蚀剥蚀低中山ꎬ 大
数量
序号
名称
２
发电机
２２００
２ １
额定功率 / ｋＷ
组参数见表 １ꎮ
电线路的特殊性在于它是风电场内的输送线路ꎬ 与
风电机组单机容量、 发电量、 串接风电机组数量及
表 １ ＥＮ￣１１０ / ２ ２ 风电机组参数
风电机组位置、 场内道路密切相关 [１￣４] ꎮ 集电线路