高压输电线路导线载流量计算的探讨

的强度变化 ,如表 3 所示 。 从表 3 可以看出 : (1) 硬铝线经 1 000 h 的加热
试验 ,80 ℃时的强度略有下降 。当原始硬铝线强度 较低时 (冷加工率相对较小时) ,下降的数值很小 ,可 视为测试误差引起的 ;而原始强度较高时 ,则有少量 下降 ,但强度仍能满足标准规定 。(2) 镀锌钢线 ,经 1 000 h ,120 ℃加热试验 ,强度性能没有变化 。(3) 导线的总拉断力是铝线拉力和镀锌钢线拉力的综 合 ,当导线在 80 ℃运行时 ,总拉断力略有下降 ,但仍 能满足标准规定 。 3. 5 导线温度从 70 ℃提高到 80 ℃后 ,金具仍可用
当环境温度为 40 ℃, 风速 0. 5 mΠs , 日 照 强 度 1 000 WΠm2 ,辐射系数 、吸热系数均为 0. 9 时 ,钢芯 铝绞线载流后的温度为 70 ℃和 80 ℃时的载流量见 表 2。
从表 2 看出 , 对钢芯铝绞线 210～800 mm2 截 面 ,导线温度从 + 70 ℃提高到 80 ℃后 ,载流量可提 高 24 %～27 %。当载流量要求不变时所需的导线 截面至少可减小一档 。即原需 400 mm2 截面 ,提高 导线温度后 ,当输送载流量不变时只需 300 mm2 截 面就够了 。 3. 3 相关规定也适当提高了导线温度
503 628 1. 25
300Π50 26Π3. 83 7Π2. 98
504 629 1. 25
300Π70 30Π3. 60 7Π3. 60
512 641 1. 25
400Π20 42Π3. 51 7Π1. 95
595 746 1. 25
400Π25 45Π3. 33 7Π2. 22
584 730 1. 25
It =
9. 92θ( VD) 0. 485 + A +αs Is D
Kt Rd t
其中 A = πεSD〔(θ+ ta + 273) 4 - ( ta + 273) 4 〕
式中 θ———导线载流时温升 , ℃;
V ———风速 ,mΠs ;
D ———导线外径 ,m ;
ε———导 线 表 面 辐 射 系 数 , 光 亮 新 线 为
2000 年第 12 期 电 力 建 设
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高压输电线路导线载流量计算的探讨
Inquire into Calculation of Conductor Current Carrying Ampacity on HV Transmission Line 叶鸿声
(华东电力设计院 ,上海市 ,200063)
南京电力金具研究所按 GB2317 - 85 金具试验
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2000 年第 12 期 电 力 建 设
240Π55 30Π3. 20 7Π3. 20
445 554 1. 24
300Π15 42Π3. 00 7Π1. 67
495 615 1. 24
300Π20 45Π2. 93 7Π1. 95
502 624 1. 24
300Π25 48Π2. 85 7Π2. 22
505 628 1. 24
300Π40 24Π3. 99 7Π2. 66
表 2 钢芯铝绞线的载流量
截面 Πmm2
结构 根Πmm
铝
钢
计算载流量ΠA 70 ℃ 80 ℃ 比值
210Π50 30Π2. 98 7Π2. 98
409 507 1. 24
240Π30 24Π3. 60 7Π2. 40
445 552 1. 24
240Π40 26Π3. 42 7Π3. 66
440 546 1. 24
250 99. 1 97. 6 96. 3 93. 4 93. 9
500 97. 2 96. 4 95. 2 93. 6 91. 7 2 硬铝线 3. 41 175. 9
750 97. 7 96. 7 95. 7 93. 9 91. 2
1 000 96. 3 95. 3 93. 6 93. 1 90. 2
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电 力 建 设 2000 年第 12 期
Rdt ———导线温度为θ+ ta 时的直流电阻 Ω, Πm。 法国载流量计算公式为 :
I=
8550 ( T2 - T1 ) ( V d ×10 - )3 0. 448 + B - αSi d R〔1 + K( T2 - 20) 〕
250 98. 9 97. 2 97. 1 96. 7 92. 1
500 97. 2 97. 1 95. 2 93. 8 92. 6 1 硬铝线 3. 22 174. 9
750 96. 0 95. 7 95. 2 93. 5 92. 2
1 000 96. 6 95. 7 94. 1 92. 2 91. 7
250 100. 3 100. 2 100. 4 99. 9 100. 0
镀锌
500 100. 1 99. 9 100. 2 99. 8 100. 2
不超过某一温度 ,目的在于使导线在长期运行或在 事故条件下 ,由于导线的温升 ,不致影响导线强度 , 以保证导线的使用寿命 。我国规定 ,导线允许温度 (以下简称导线温度) :钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞 线为 + 70 ℃(大跨越为 + 90 ℃)〔1〕。
导线载流量计算公式很多 ,有日本 、前苏联 、美 国 、英国和法国等有关部门或人士提供的公式 。其
阻率 、环境温度 、导线温度 、风速 ,日照强度 、导线表
面状态 (辐射系数和吸热系数) 、空气传热系数和运
动粘度等因素有关 。
3 导线温度对载流量的影响
3. 1 各国导线温度取值〔2〕 日本 、美国为 90 ℃;西德 、荷兰 、瑞士为 80 ℃;英
国 、瑞典为 50 ℃;我国和前苏联为 70 ℃。 3. 2 导线不同限制温度下的载流量
630Π80 54Π3. 87 19Π2. 32
774 977 1. 26
800Π55 45Π4. 80 7Π3. 20
887 1126 1. 27
800Π70 48Π4. 63 7Π3. 60
884 1121 1. 27
800Π100 54Π4. 33 19Π2. 60
878 1118 1. 27
按有关规定〔3〕: 导体的 最 高 工 作 温 度 不 应 超 过 + 70 ℃,在计及日照影响时 ,钢芯铝绞线及管形导体 可按不超过 + 80 ℃考虑 。 3. 4 导线温度提高到 80 ℃, 强度仍能满足规程要 求
从上海电缆研究所《提高导线运行温度试验研
究报告》中可知 ,L GJ - 240Π40 、L GJ - 300Π40 和 L GJ 4 00Π35钢芯铝绞线温度从70 ℃加热到不同温度时
导线是架空输电线路的重要元件之一 ,导线截 面的大小将影响到绝缘子 、金具强度的选择 ,杆塔 、 基础的荷重 ,直接影响到线路的造价 。因此合理地 选择导线截面就显得十分重要 。
1 导线截面选择
输电线路的导线截面 ,除按经济电流密度选择 外 ,还要按电晕及无线电干扰等条件进行校验 。在 某些情况下 ,还要按电力系统非正常运行情况校验 导线的允许载流量 。
R ———20 ℃时的线电阻 ,ΩΠkm ;
α———导线吸热系数 (通常为 0. 5) ;
e ———导线的辐射系数 (通常为 0. 6) ;
σ———常数 ,取 5. 7 ×10 - 8 WΠm2 。
从上述 2 公式可以看出 ,它们的考虑方法基本
相同 ,仅一些系数取值不一样 。其载流量与导线电
250 99. 1 98. 6 97. 2 96. 6 95. 1
500 97. 4 96. 9 96. 7 95. 2 94. 4 3 硬铝线 4. 00 157. 5
750 98. 1 97. 3 96. 6 95. 6 92. 8
1 000 99. 2 98. 0 96. 3 95. 3 93. 9
Kt ———导线温度为θ+ ta 时交直流电阻比 ;
收稿日期 :2000 - 08 - 10
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400Π35 48Π3. 22 7Π2. 50
583 729 1. 25
400Π50 54Π3. 07 7Π3. 07
592 741 1. 25
400Π65 26Π4. 42 7Π3. 44
Βιβλιοθήκη Baidu
597 752 1. 26
400Π95 30Π4. 15 19Π2. 50
608 767 1. 26
500Π35 45Π3. 75 7Π2. 50
0. 23～0. 46 ,发黑旧线为 0. 9～0. 95 ;
Is ———日照强度 ,WΠm2 ;
S ———常数 ,S = 5. 67 ×10 - 8 WΠm2 ;
ta ———环境温度 , ℃;
αs ———导线吸热系数 ,光亮新线为
0. 23～0. 46 ,发黑旧线为 0. 9～0. 95 ;
[摘 要 ] 高电压 、大容量输电线路导线截面选择主要取决于载流量 。导线 (钢芯铝绞线) 允许温度从 70 ℃提高到 80 ℃,导线的机械强度虽略有降低 ,仍能满足规程规定 ;对配套金具无影响 ; 弧垂约增加 0. 5m。但载流量可提高 24 %～27 % ,即在输送容量相同的情况下 ,所需导线截面至少减小一档 ,可节约投资 8 %以上 。 [ 关键词 ] 输电线路 导线截面 载流量计算 导线温度 环境气温
随着输电线路输送容量的增大 ,大截面分裂导 线的采用 ,电晕损失 、无线电干扰已不起控制作用 。 且导线允许的电流密度随截面增大而减小 ( 见表 1) 。因此 ,导线截面选择主要由允许载流量来决定 。
表 1 钢芯铝绞线 70 ℃时允许电流密度
导线铝截面
允许载流量
允许电流密度
Πmm2 240 300 400 500 630 800
670 842 1. 26
500Π45 48Π3. 00 7Π2. 80
664 831 1. 25
500Π65 54Π3. 44 7Π3. 44
667 850 1. 27
630Π45 45Π4. 20 7Π2. 80
763 964 1. 26
630Π55 48Π4. 12 7Π3. 20
775 979 1. 26
其中 B = eσπd〔( T2 + 273) 4 - ( T1 + 273) 4 〕
式中 V ———风速 ,mΠs ;
Si ———日照强度 ,WΠm2 ;
T1 ———环境温度 , ℃;
T2 ———导线允许的最高温度 , ℃;
d ———导线直径 ,mm ;
K ———导线电阻的温度系数 ,1Π℃;
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国家标准 ,曾对 L GJ - 240Π30 ,L GJ - 400Π35 配套金具 进行了电阻 、温升 、热循环以及高温握力试验 , 试验
表 3 钢 、铝单线在不同温度 、不同加热时间后的强度残存率
直径 强度 加热
序 号
线种
<
Π(N 时间
强度残存率Π%
Πmm ·mm- 2) Πh 80 ℃ 90 ℃ 100 ℃ 110 ℃ 120 ℃
ΠA 440～445 495～512 583～608 664～670 763～775 878～887
Π(A·mm - 2) 1. 83～1. 85 1. 65～1. 71 1. 46～1. 52 1. 33～1. 34 1. 21～1. 23 1. 10～1. 11
2 导线载流量的计算
导线载流量与导线所处气象条件 (环境温度 、风 速 、日照强度) 有关 ,在计算导线载流量时 ,应使导线
中英国摩尔根公式考虑影响载流量因素较多 ,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 ,适用于雷诺系 数为 100～3 000 ,环境温度为 40 ℃,风速 0. 5 mΠs ,导 线温度不超过 120 ℃,直径 <4. 2mm～<100 mm 的导 线载流量计算 。摩尔根公式如下 :