影响电网中导线经济电流密度的几个因素

影响电网中导线经济电流密度的几个因素

雷敏剑1,万 涛1

(1.南昌高等专科学校工程系,江西南昌330009)

摘 要:从导线年计算费用的构成和计算入手,推出了导线经济电流密度jcc的计算式,指出导线价格 和电能单价 是影响导线经济电流密度的两大主要因素。

关键词:电网规划;经济电流密度;电能损耗

中图分类号:TM751 文献标识码:A 文章编号:1008-7354(2003)03-0075-02

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,虽工程一次性投资较大,但由于运

行中电能损耗较小,故能降低运行费用。反之,较小的导

线截面虽能降低工程投资,但对应的运行费用较高,这就

存在一个导线截面的最佳选择问题,也就是应按 经济电

流密度来选择导线截面,这样可使工程的年计算费用最

低。影响导线经济电流密度的因素较多,如抵偿年限、导

线种类、材料价格、电能单价等。目前使用的经济电流密

度是国家上世纪50年代公布的标准见表1。几十年来,

导线的材料价格、电能单价等发生巨大的变化。

表1 现行导线经济电流密度(A/mm2)

导线材料

年最大负荷利用小时数(h)

<30003000-5000>5000

铝线 1.65 1.150.90

铜线 3.00 2.25 1.75

现行经济电流密度的经济性指标已不太合乎时宜,

为此,本文将对导线经济电流密度问题进行讨论。

1 导线的年计算费用及经济电流密度

所谓年计算费用,是将工程的初投资费、折扣维护费

与运行归算到抵偿年限内的年平均值。

抵偿年限内导线初投资的年均值为:

Z1=A*L**a*103/N

年折旧维护费为:

Z2=n*A*L**a*103

年运行费(电能损耗费)为:

Z3=I2*L*!*∀* *10-3/A

总年计算费用为上述三者之和,即:

Z=A*L** 1

N

+n+I2*L*!*∀* /A*

10-3(元)(1)

(1)式中:

A!导线的截面积(mm2);

L!导线的计算长度(m);

!导线的体积质量(g/cm3),铝线为3.528,铜线为8.9;

!材料价格(元/kg),铝线为14,铜线为30。

N!标准抵偿年限,一般取5-10年,本文8年;

n!年折旧维护率,对高压输配电线路取n=7%;

l!计算(A),取计算期内半小时平均最大电流;

!!年最大负荷损耗时间(h),其值从!=f(Tmax)曲线中查取;

!电价(元/kw∀h),

∀!导线电阻率,铝线为0.0315,铜线为0.0188。

将导线截面A用电流密度j的形式表示(A=l/j),则

Z=I*L**

1

N

+n/j+I*L*!*∀* *j* 10-3(元)(2)从式中(2)中可见,影响年计算遇用的因素较多,但主要是两大因素,一是工程的初投资及折旧维护费,二是导线的运行费(电能损耗费)。

图1中,曲线#、∃、%分别标示出了工程初投资及折旧维护费、导线运行费、年计算费与电流密度的关系。由图可见,当j>j cc时,总的年计算费用随导线电流密度的减小而增大;j j cc时,则Z Zmin,曲线#成为Z=f(j)渐进线,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。显然,这是由于所选导截面过大所致。当j>j cc时,总的年计算费用随着导线电流密度的增大而增大;若同样,j>j cc时,同样,Z Zmin,因此,把点j cc称为导线的经济电流密度。

对式(2)求一阶导数并令导数为0,可求得年计算费用最低时对应的电流密度,即经济电流密度j cc为:

j cc=

P∀ ∀

1

N

+n

!∀ ∀∀(3)

南昌高专学报 2003年第3期(总第50期) 2003年9月出版Journal o f Nanchang Jun ior Colle ge No.3(Sum50)Se pt.2003

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收稿日期:2003-03-17

设m=

P 1N +n

!∀∀

,则有j cc

=m ∀

/

图1 导线年计算费用与电流密度的关系

图2 导线经济电流密度关系曲线

2 经济电流密度的影响因素及分析计算

由式(3)可知,线路的计算电流I 与计算长度L 不是经济电流密度的影响因素,一般情况下,抵偿年限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 成为影响经济电流密度的两大直接因素。比值 / 能充分反映不同时期和地域对经济电流密度的影响。j cc =f( / )关系曲线如图2所示。这样,在不同的时期和地域,根据当时的 和 值,可从图2中查出应取的经济电流密度值。根据南昌电网目前的情况(以10KV 电网参数为依据)进行测算, / 值约为30(铝)和65(铜)。现阶段导线经济电流密度推荐值见表2。

表2 现阶段导线经济电流密度推荐值(A/mm 2)

导线材料

年最大负荷利用小时数(h)

<3000

3000-5000>5000铝线

0.660.480.34铜线

1.98

1.53

1.08

例如,某10KV 变电站主变容量为3000KVA,10KV 线路选用钢芯铝铰线,线路长度为5Km,规划其内半小时平均最大电流为100A ,最大负荷利用小时为3000h,导线价格为14元/kg,计算电价为0.465元/k w ∀h,试按新旧两种方法选择导线截面并进行效益比较。

解:经计算,各种数据结果如下:

#按原国家颁布的经济电流密度所选导线截面为:S cc1=104.97mm 2,取标称值120mm 2。∃按现推荐值所选导线截面为:S cc2=262.43mm 2,取标称值240mm 2。%按原颁布值选导线截面的年计算费用为:Z 1=7.23万元

&按现推荐值选导线截面的年计算费用为:Z 2=6.21万元∋经济效益比较Z 1-Z 2=1.02万元

可见,按本文推荐的导线经济电流密度值来选择导线截面,可使年计算费用减少1.02万元,降低7.23%。3 结论

分析和计算说明,国家颁布的现行导线经济电流密度值已不再是最佳值,文中给出的经济电流密度值已不再是最佳值,文中给出的经济电流密度推荐值在现阶段具有良好的经济性。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,在不同的时期和地

域,其经济电流密度应根据当时的 / 值,从j cc =f( / )曲线中查取,方能取得较好的经济效益。

(责任编辑:蔡久评)

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南昌高专学报

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