导线的经济截面与经济电流密度

提是负荷集中在线路末端所产生的电能损耗与带有分
支负荷的主干线所产生的电能损耗相等。
设主干线中的分支负荷大小相等, 电气距离 l 等同,
则总有功损耗为:
∃ Θ=
3
(I N
)2
+
( 25) n
2
+
…… ( n I ) 2 n
Θl S fj
×
103
=
n (n +
1) (2n + 1) 3Θl10- 3 6n2S fj
图 3 带有几个分支负荷的线路
3 带有分支线的主干线经济电流密度确定
上述讨论的是在一条干线中没有分支线路情况下
所得的结论, 是针对负荷集中在线路末端而言的。 而在
工程实际中 10kV 及低压配电网多数属于主干线带有若 干个分支负荷, 如图 3 所示。此时经济电流密度按首端电
流来确定势必整个干线截面选的过大。 因此, 研究的前
(收稿日期: 1999 - 01 - 20)
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·9·
S9 系列 (国家定于 1998 年底 S7 系列变压器停止生 产, 全部投产 S9 系列) 变压器的空载无功损耗和漏磁无 功损耗值都已大大降低, 所以, 35kV 变电所的无功补偿 容量宜按主变容量的 9% (ST 系列变压器宜按 10% , SJ 系列高耗变按主变容量的 10%～ 30% 设计)。
一户一表, 并表集装, 按每户 4kW 负荷计算、表箱正 面写上表箱编号和用户相序, 以便管理和平衡三相负 荷。 9 路灯网络
为了便于管理, 宜采用单相路灯专用变压器单独架 设, 若资金充足宜架设电缆或地下电缆。 既减少瞬时故 障、外力破坏, 又美化城市。 10 电压调控和无功补偿
(1) 宜采用逆调压方式, 当电压下降时, 电网电压 调到 1105U e, 当电压升高时, 电网电压调到 U e , 尽 量 采
=
010934 ; 导线的年维护费取费
系数为 115% ; 铝的电阻率为 308 ·mm 2 km。
则将 K 1= 程 (4) 得:
(01015+
010934) 3×30
×56×103
=
812
代入方
J = 812Χ(A mm 2)
(5)
利用小时数取值, 如原电力部推荐的 Tmax = 3000h, 则 J = 1165。 按现行电价 0125 元～ 0180 元范围变化时, 且 co sΥ= 0185, Σ= 2300h 则经济电流密在 0135～ 0119 范围 内取值, 比原电力部推荐值小 417～ 815 倍左右。
导线截面与年支出费用的关系曲线如图 1 所示。其 中曲线 1 为年运行费用与导线截面的函数关系曲线; 曲 线 2 为投资及折旧费用与导线截面的函数关系曲线; 曲 线 3 为导线截面与年综合支出费用的关系曲线。其数学 表达式如下式:
图 1 导线截面与年支出费用的关系曲线
T Z =
(C + C 0) Α S +
上述分析可知, 经济电流密度不能单纯以最大负荷
图 4 分支负荷个数相关的系数曲线 图 4 为 K 2 与分支负荷个数相关的关系曲线。 由方
程 (8) 可知, 当 n → ∞ 时, K 2 = 3 。例: Σ= 2500h, Β= 0145 元, 若负荷集中在线路末端时, 经济电流密度 J = K 1Χ= 010298 × 812 = 01244 (A mm ) 2; 若负荷在干线 上均匀分布, 其个数 n = 8 时, 干线经济电流密度 J f = K J = 11584 × 01247 = 0139 (A mm 2)。若干线中负荷 分布不均匀或相差较大时, 干线经济电流密度可按方程 (6)、(7) 的方式从新推算。
3
I
2 Zd
SΘΣΒ × 10-
3 (元
km ) (1)
式中 C —— 年维护费系数
C 0 —— 资金偿还系数 Α—— 单位截面积单位长度内导线的价格 元
mm 2 km
S —— 导线的截面积 mm 2
I Zd —— 最大电流 A Θ—— 导线的电阻率 8 mm 2 km
选轻型耐老化绝缘导线或地下电缆, 取代裸导线架空的 高低压线路, 因绝缘导线绝缘质量好, 不易发生瞬时故 障。地下电缆能减少外力破坏, 使故障停电次数减少, 还 可以减少人身事故及美化城市。
(收稿日期: 1998- 12- 05)
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○规划设计○ 《农村电气化》1999 年第 5 期
Σ—— 最大负荷损耗小时数 h Β—— 电价 元 kW h 为了求得年运行费用最小的导线截面对上式求导,
(6)
式中 I —— 首端的负荷电流 A
而负荷集中在末端其有功损耗为:
∃ Θ=
3I 2
Θn l Sj
(7)
两式相等得带有分支负荷的主干线经济电流密度
为:
Jf= J
(n +
6n 2 1) (2n +
1) =
K 2J
(8)
图 2 经济电流密度与 Χ的关系曲线 钢芯铝绞线的经济电流密度与 Χ的关系曲线如图 2 所示。
对配变的无功补偿: 10kVA 以下采用固定补偿方 式; 100kVA 以上宜采用自动投切的补偿装置, 当 10kV 线路较短 (因每架一组电容器成本约 1 万元)。宜在配变 二次母线上集中补偿, 其经济效益高 (配变所带 5kW 以 上电机随机补偿)。 补偿容量为配变无功损耗及配一次 侧到电源点之间的线路无功损耗和为提高功率因数所 需要无功容量的总和 (家用电器、日光灯等所需无功补 偿容量不好统计, 用提高功率因数的方法解决)。
(2) 对县城改造和新建步行商业街, 宜选用高、低 压电缆送配电网络供电。 7 用户
为了避免用户拖欠电费, 宜推行磁卡预收电费供电 方式 (比传统计量方式多投资 2000～ 4000 元)。
以生活用电为主的机关, 宾馆、商场等多层居民楼 用 电大户 (容量在 100kVA 以上)。 必须架设专用变压 器, 实行力率调整电费, 以减少公用变压器负荷。以生产 用电为主的工厂、矿山, 企业 (容量在 160kVA 以上) 宜 采用高压计量供电方式, 并且实行力率调整电费。 8 街道居民
并令
dT Z dS
=
0 得:
S = I Zd
3ΘΣΒ × 10- 3 (C + C 0) Α
(2)
又
d 2T Z dS 2
>
0, 导线截面按 S =
S j 为经济截面。
2 经济电流密度
依经济电流密度定义有: J =
I Zd Sj
得:
J=
(C +
C 0) Α× 3ΘΣΒ
103
(A
mm 2)
(3)
当导线材质一定并折旧维护率为常数时, 经济电流
密 度主要取决于地区电价和年损耗小时数。 令: Χ =
1 ΣΒ
则:
J=
Α(C +
C 0) 3Θ
×
103
=
Χ
K1
(4)
式中 K1 —— 导线价格, 折旧维护率有关的系数, K =
(C + C0) Α×103。 3Θ
Χ值与电价 Β 有关, 而且随正值变化而变化, 其电价
将电压等级及地区不同便有不同的价格, 而年损耗小时
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数与负荷性质不同便有很大的差异。
例: 设钢芯铝绞线每吨售价为 14500100 元, 则 Α=
56 元 km ·mm 2; 取导线的年利率取为 6187% 偿还年限
为 20 年, 则资金年偿还系数为 C 0 =
i (1 + i) n (1 + i) n -
1
=
010687 (1 + 010687) 20 (1 + 01687) 20 - 1
○规划设计○ 《农村电气化》1999 年第 5 期
导线的经济截面与经济电流密度
李占柱 林文玲 辽宁省营口市农电局 (115002) 朴在林 沈阳农业大学 (110161)
众所周知, 所谓经济电流密度取值的大小主要与导
线的价格、折旧维护费及地区电价, 年损耗小时数等众
多因数有关。而目前有关资料所提供的经济电流密度还
是原电力部 1956 年推荐的数值。时隔 40 多年, 随着技术
经济的飞速发展, 在物价、电价等方面都发生了巨大的
变化, 与此相关的导线的经济截面也发生了变化。 针对
目前电网的改造与建设研究其与导线经济电流密度相 关的因素, 推荐出适合于当前的经济电流密度新的参考 值是非常急需的, 这将对电网的改造与建设提供合理而 科学的依据。 1 导线的经济截面
用有载调压变压器。 ( 2) 备用主变 (35kV 以上) 应抓紧改装有载分接
开关、逐步轮换、争取在短期内农网主变均为有载调压 变压器 (加装有载分接开关每台费用 5～ 10 万元)。
(3) 无功补偿的原则是: 调压与降损相结合, 以降 损为主; 集中补偿与分散补偿相结合, 以分散为主; 高压 补偿与低压补偿相结合, 以低压为主。 电容器组的控制 方式宜采用自动投切, 使功率因数达到 019 以上, 而且小 于 0195 的最佳位置。 变电站的 10kV 母线集中补偿, 应 为主变无功损耗和主变一次侧到电源点之间的线路无 功损耗之和。