导线截面选择（共8篇）
导线截面选择 篇1
高压架空导线受自然条件的影响很大, 机械强度必须满足要求, 但散热条件好, 允许温度高, 可根据线路的长短和通过电流的大小, 按允许电压损失和长时允许电流来选择。高压电缆机械强度较高, 但散热条件差, 所以必须考虑短路时的热稳定性。低压导线和电缆, 对负荷电流大, 线路长的干线, 应按正常时的允许电压损失初选其截面。对经常移动的橡套电缆, 应按机械强度初选。对负荷电流较大, 但线路较短的按长时允许电流初选。初选的电缆截面还应按其他条件校验。
一、导线截面的选择必须满足以下条件
第一, 发热条件。导线和电缆 (含母线) 在通过计算电流时产生的发热温度, 不应超过其正常运行时的最高允许温度。
第二, 电压损耗。导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗, 不应超过正常运行时允许的电压损耗值。对于工厂内较短的高压线路, 可不进行电压损耗校验。
第三, 经济电流密度。高压线路及特大电流的低压线路, 一般应按规定的经济电流密度选择导线和电缆的截面, 以使线路的年运行费用 (包括电能的损耗费) 接近于最小, 节约电能和有色金属。所选截面, 称为“经济截面”。此种选择原则, 称为“年费用支出最小”原则。但对建筑园区内较短的10KV及以下的高压线路和母线, 可不按经济电流密度选择。
第四, 机械强度。导线的截面应不小于最小允许截面。
二、按发热条件选择导线
JKLGYJ/JKLYJ型绝缘导线的长期容许最高运行温度为90℃, LGJ型裸导线的长期容许最高运行温度为70℃, 导线的允许载流量不小于通过相线的计算电流, 即Ial叟I30。如果环境温度偏差较大时, 考虑温度的校正系数
式中θal———导线额定负荷时的最高允许温度;θo———导线的允许载流量所采用的环境温度;θo′———导线敷设地点实际的环境温度。
根据相关规范, 校验导线载流量时的环境温度, 应取工程所在地最高温度月的平均最高气温。为简化计算程序便于工程选用, 本案将计算导线载流量时的环境温度取40℃, 以下为导线允许载流量表供工程上参考。
备注:表1中为环境温度40℃, LGJ型导线运行温度70℃, JKLGYJ/JKLYJ型导线运行温度90℃时的导线载流量。
三、按线路电压降选择导线
若干线上有n个负载, 线路中ri=roli, xi=xoli则总的电压损耗为
有功负荷在电阻上允许的电流损耗为
将带入上式得
式中r———导线的电导率, 可查手册,
li———导线的长度
表 (单位:%/MW.km)
四、按经济电流密度选择导线
经济电流密度就是使输电导线在运行中, 电能损耗、维护费用和建设投资等方面都是最经济的。根据不同的年最大负荷利用小时数, 选用不同的材质和每平方毫米通过的安全电流值。根据长期允许载流量选择电缆截面, 只考虑了电缆的长期允许温度, 若绝缘结构具有高的耐热等级, 载流量就可以很高。但是, 功率损耗与电流的平方成正比。所以, 有时要从经济电流密度来选择电缆截面。
根据经济电流密度选择电缆截面时, 首先应知道电缆线路中年最大负荷利用时间, 从表中查得所选导电线芯材料的经济电流密度, 然后再按下式计算导线截面
式中Imax———最大负荷电流, A;JN———经济电流密度, A/mm2。
根据计算所得的导线截面值, 从相关手册中选取一种与S最接近的标准导线截面, 通常选择不小于这个值、并最靠近这个值的标准电缆截面。然后按照其他技术条件校验截面是否满足要求。根据计算出的导线截面, 再选择相近的导线标称截面。本案已将铝裸导线计算结果制表, 便于工程上的导线选择。
五、选择导线截面的校验
在诸多导线截面的选择条件中, 确定一个有可能选择出最大截面的条件先进行初选, 再按其他条件校验, 这样可使计算简便, 避免返工。在校验过程中, 若不满足下述条件的哪一条, 应按照该技术条件决定导线截面。
第一, 机械强度校验:为了保证电力运行安全可靠, 一切电压等级电力线路都要具有必要的机械强度。对于跨越铁路, 通航河流和运河、公路、通信线路和居民区的线路, 其导线截面不应小于35mm2。通过其他地区的线路最小容许截面:35kV以上线路为25mm2, 35kV级以下线路为16mm2。任何导线都不允许使用单股导线。
第二, 热稳定校验:一切电压等级的电力线路都要按照发热条件校验导线截面。所选导线的最大容许持续电流应大于该线路在正常或故障后运行方式下可能通过的最大电流。
第三, 电压损耗校验:根据所选的标准截面及敷设方式, 查出和计算线路的实际电压损失, 与允许的电压损失比较。如不大于允许电压损失则满足要求, 否则加大导线截面, 重新校验, 直到所选截面满足允许电压损失的要求为止。对于10kV及以下的电压等级线路, 如果电压调整问题不能或者不宜 (经济上不合算) 有别的措施解决, 可按运行电压损耗选择导线截面。但要注意, 如果导线截面已大于95mm2, 继续增大导线截面对降低导线电压损耗的作用就不大了, 多于35kV及以上的电压等级线路, 一般都不采用增大导线截面的办法来减少电压损耗。
六、小结
对6-10KV及以下高压配电线路和低压动力线路, 先按发热条件选择导线截面, 再校检电压损失和机械强度;对35KV及以上的高压输电线路和6-10KV长距离、大电流线路, 则先按经济电流密度选择导线截面, 再校验发热条件、电压损失和机械强度;对低压照明线路, 先按电压损失选择导线截面, 在校验发热条件和机械强度。总之为了电资源的经济合理利用, 必须慎重考虑导线截面的选择。
参考文献
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[2].赵柯, 张书琦, 王艳丽.实用电工速查速算手册[M].化学工业出版社, 2008.
[3].王晖, 梁新兰.根据经济电流密度选择导线截面的研究[J].科学技术与工程, 2010 (25) .
[4].范念琨.电气设备导线截面选择的节能经济性校验[J].节能技术, 1995 (6) .
大截面导线关键施工技术分析 篇2
【关键词】大截面导线；施工技术；分析
1.前言
随着我国特高压电网的迅速发展，输电线路走廊日趋困难，因此，新建的输电线路不仅采用多回路共塔来增大输送能力，而且使用大截面导线增大输送容量。大截面导线不仅能节约线路走廊，还能够降低线损，改善电晕和电磁环境，降低工程造价和运行成本，提高能源的输送效率，符合建设资源节约型和环境友好型电网的要求。
我国前几年输电线路导线的最大截面是720 mm2，近几年先研制出900 mm2截面的导线，用于特高压±800kV锦苏线上，接着又研制出1250 mm2截面的导线，用于±800kV灵绍线上，导线型号为6×JL1/G2A-1250/100，我们公司施工的陕1标段2015年12月底已完成放线施工。
JL1/G2A-1250/100型大截面导线是四层铝股结构，导线外径47.85mm，我国在此之前的输电线路使用的导线外径都不大于40mm，所以，原来展放导线使用的1500mm导线轮径的大型张力机和800mm槽底直径的导线放线滑车都不适用，需要使用与1250 mm2大截面的导线配套的放线机具。国家电网公司组织中国电科院等单位通过研究试验，编制了《1250 mm2大截面的导线张力放线施工机具技术条件》用于指导线路架线施工。JL1/G2A-1250/100导线技术参数如下：
2. JL1/G2A-1250/100大截面导线张力放线机具
JL1/G2A-1250/100大截面导线张力放线机具选型前，先进行选型计算，根据计算结果初步选择张力机和牵引机的型号。在设计图纸到达后，进行施工现场调查，并划分张力架线区段，按架线区段进行放线施工的张力和牵引力计算，取其最大值，来校核张力机和牵引机初选的型号是否合适，如果不合适，还可根据自身机具状况进行适当调整，充分利用现有施工资源。
2.1张力机受力计算
2.1.1张力机的选型计算
根据计算结果，应使用导线轮槽底直径不小于1850 mm、单线额定张力不小于60kN的张力机。
我们公司购置2台SA-ZY-2×80型液压张力机，能同时展放2根导线，其主要技术参数：张力轮槽底直径≥φ1850mm，最大持续张力2×80kN，最大持续速度5km/h，能满足JL1/G2A-1250/100导线张力放线的技术要求。
2.1.2张力机的施工受力计算
张力机出口张力计算前，首先应在放线区段的各个档距中，确定控制档内的危险点作为控制点，控制点对导线放线弧垂的安全距离应符合规程要求，以此计算出控制点上方的导线弧垂，由它计算出控制档的水平张力，控制档的水平张力一般可作为张力机出口张力。
控制档的放线张力以下图1为例进行计算。图中的A塔到B塔是某放线区段的控制档，档内跨越的电线杆顶点N是控制档的控制点，导线对N点的安全距离是。
系数的取值与该线路沿线的地形、跨越物等环境情况有关，如果分别取0.2、0.25、0.30三种数值，则主牵引机的额定牵引力分别为180.9 kN、226.2 kN、271.4 kN。
（2）牵引机的卷筒槽底直径计算：牵引机的卷筒槽底直径不应小于牵引绳直径的25倍，若采用Φ30的牵引绳。
对一般地形条件，线路上导线悬挂点高差不大时，可近似地将 当作牵引机牵引力，如果放线区段是高山大岭，导线悬挂点高差比较大，可选区段中最高点铁塔再计算一次牵引力，两者比较，取最大值为该区段的最大牵引力 。
各放线区段中牵引力的最大值，必须小于牵引机的额定牵引力，用它来校核初选牵引机型号是否合适。如果不合适应作调整。
2.3 导线线盘
通常每盘导线长度2500米，JL1/G2A-1250/100导线的单位长度质量是4.252㎏/km，每盘导线的质量将近11吨。原来钢木结构的线盘已不适用，必须使用专为1250 mm2大截面导线设计的全钢组合式瓦楞结构线盘，该线盘放线过程中导线尾头不外窜，运输、装卸不易变形。
2.4导线放线滑车
根据DL/T371—2010《架空输电线路放线滑车》标准，按照1250mm2大截面导线放线工艺要求，要使用槽底直径1000mm，额定荷载120kN的导线放线滑车。
2.4 导线卡线器、笼套连接器
2.4.1导线卡线器 ：JL1/G2A-1250/100导线使用SKL100卡线器，额定载荷100kN，开口尺寸≥51mm，夹嘴长度300>L≤355mm。
2.4.2笼套连接器
牵引导线时使用SLW-120型网套连接器，额定荷载120 kN，张力场更换线盘时使用SLKX-80抗弯旋转连接器。
3 .JL1/G2A-1250/100大截面导线压接技术条件
±800kV灵绍线使用的JL1/G2A-1250/100大截面导线，其压接工艺与之前的导线不同。比如直线接续管的铝管压接采取顺压，耐张铝管压接采取倒压，如果采用原来压接工艺，会造成管口导线鼓包超标。
3.1液压机具
3.1.1液压机：根据压接管的外形尺寸，选择与之相匹配的液压机型号及钢模。本工程选用输出压力3000kN的液压机，接续管及耐张线夹均为圆形，压后为正六边型。
3.1.2钢模：配置相应钢模，压模为合金工具钢，淬火后表面硬度HRC不低于55，钢模使用前必须检查是否与导地线匹配，钢模对角线误差最大允许值为：+0.2mm、-0.05mm。
3.2导线压接管施工质量检查
各种液接管压接后，对边距尺寸S的最大允许值为：
S=0.86D（0.993D）+0.2mm，
式中：D —压接管外径，mm。
检查三个对边距，只允许有一个达到最大值，超过此规定就截断重压。压接管压接后对边距的最大允许值见下表。
4.结束语
输电线路导线截面选择的优化设计 篇3
我国始建于七、八十年代的供电线路正值大力改造之际，然而在众多改造项目中，合理选择导线截面成为使电网获得更大的经济效益重要手段之一。因为随着各行业用电量的巨幅度增长，先前的输电线路导线截面没有根据实际负荷更换，导致截面过小而不能承受负荷的突增，造成电能资源的损耗加剧以及经济效益的明显下降。因此，合理选择设计择导线截面对节能创收、充分利用资源以及可持续发展都具有重大意义[1,2,3,4]。
目前，导线截面选择主要有三种方法[1]：按发热条件；按电压损耗条件；按经济电流密度。其中按经济电流密度条件使用的较多；然而，导线截面的优化选择不是一个单一的计算公式，而是一个复杂的综合估算与考虑过程，需要充分考虑整个电网的实际负荷情况，才能做出准确科学的决策。并且已经有文献指出[2,3,4]，若按照传统的经济电流密度选择导线截面，其结果存在较大偏差，不能满足实际需要。为此，笔者对比了经济电流密度与电压损耗条件等的经济性，从合理利用资金与资源的角度探讨了一种导线截面选择优化方法，从而为导线截面选择提供一种新的思路。
1 导线截面的选择方法
合理地选择配电线路导线截面，既牵涉到投资的经济性，又关系到改造后的运行质量。盲目增大导线截面带来了一系列问题：如造价增加，电杆、横担、拉线等部件受力增加，金具型号加大，施工难度增加，运行的备品备件成本增加等等[3]。所以需要综合考虑。
1.1 按经济电流密度选择导线截面
导线单位截面内的电流量称电流密度，经济电流密度就是指线路年运行费用最低时所对应的电流密度，它直接影响着未来电网的运行水平和经济效益[1,5]。按照95年国家电力部门规定的标准，导线截面一般按表1来选择经济电流密度值。而截面积计算公式为：S=I/J(1)
式（1）中，S为导线截面积，I为导线流过的电流值。
1.2 按电压损耗条件选择导线截面
所谓电压损失，是指线路首末端线电压的代数差，它与线路额定电压比值的百分数通常作为电压的变化范围。电压损耗条件是指在知道线路总负荷的条件下，在指定的变化范围内控制线路的电压损失来选择线路导线截面。对于低压导线截面，其一般计算公式为：S=P·L·ΔU%/C(2)
式（2）中，S为导线截面积，ΔU%为允许电压损失，P为有功功率，L为输送距离，C为电压损失系数，三相四线制供电且各相负荷均匀时，铜导线为77，铝导线为46；单相220V供电时，铜导线为12.9，铝导线为7.7[1]。
1.3 按发热条件选择导线截面
此种方法的原理是使导线通过电流时其温度不得超过允许的温度，即根据所用导线材料所能承受的最大电流来选择导线截面，以防止因过热引起导线绝缘损坏或加速老化。其中导线承受的最大电流也叫允许载流量，是指在规定的环境温度及相应的敷设条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。实际负荷电流应小于或等于允许载流量，据此来选择导线截面。
2 导线截面选择计算实例
在选择导线截面时，往往按不同方法选出的导线截面是不一样的，所以要根据不同情况选择不同的方法,并进行发热条件、电压损耗条件、机械强度等的校验。如一般6～10kV及以下输电线路，若电流较大、线路较短时可按发热条件选择截面；对35kV及以上输电线路和6～10k V长距离线路，可按经济电流密度和电压损失选择截面。下面以实例介绍导线截面的计算与选择：例：一条长30km的10kV铝绞线架空线路，在15km处有负荷600kW，末端处有负荷300kW，功率因数同为0.8，两处最大负荷年利用小时数为均为5000h，容许电压损耗为5%，当地最热月平均气温25℃，试选择导线的合理截面。此条线路为低压长距离线路，根据经验，该线路的截面选择可以按经济电流密度或电压损失条件来计算，然后按发热条件和机械强度校验。
(1)按经济电流密度选择：线路的计算电流为：
I=P/姨3 Ucos准=900/（姨3×10×0.8）=65.0(A)
查表1得J=0.9A/mm2，因此可得：Si=I/J=72.2(mm2)
所以选标准截面70mm2，即选LJ-70型铝绞线。而LJ-70型导线在环境温度为25℃时的载流量为265A，线路的计算电流为I=65A，所以满足发热条件。另外，10k V架空线路在非居民区的最小截面为25mm2，因此满足机械强度。所以，最后确定选择LJ-70型铝绞线。
(2)按电压损失条件选择截面：按照低压线路简便公式可以得知，Su=10×3×5%/46=29.3(mm2)
所以选标准截面35MM2，即选LJ-35型铝绞线。而LJ-35型导线在环境温度为25℃时的载流量为170A，线路的计算电流为I=65A，所以满足发热条件。同时35MM2>25MM2，所以满足机械强度。最后确定选择LJ-35型铝绞线。
3 分析与讨论
从前面的计算结果可见，按照经济电流密度选择的导线截面是按电压损失条件的两倍。虽然导线截面越大可以使电能损耗越小，但是线路投资、维修费用和有色金属消耗量也相应的增加，所以总的成本也不小。因此，文献[2,3,4]对按照现行的导线经济电流密度值计算出来的导线经济截面提出了质疑，认为计算结果偏大，并相应地修改了导线经济电流密度表，得到了较合理的经济截面。
笔者将从经济成本上对比实例中的两种方法，取导线价格为14元/kg，计算电价为0.48元/（kW·h）,LJ-35型导线电阻为0.92Ω/km,LJ-70为0.46Ω/km，计算结果见表2所示。
那么，从表2中可以看出，按照现行的导线经济电流密度表计算得到的截面，其投入成本与年运行费用约是按电压损失条件的两倍。由此可见，按现行的电流经济值计算的结果确实偏大，需要对结果进行优化。
结合实例计算结果和表2结果，笔者认为应该对计算出来的导线经济截面进行修正，修正值的大小应该是处于按经济电流密度和按电压损失条件两者计算结果之间。因此，构建了如下优化函数来对选择的截面进行修正：
将实例中的计算截面Si和Su代人式（3）可得修正后的导线截面为52.1mm2，因此可选择LJ-50型铝绞线，其投入成本17万元，年运行费用2.63万元，合计19.63万元。这样不管是在投入成本还是在年运行费用上来看，都是较合理的。另外，笔者使用其它实例同样得到相似结果，从而说明笔者设计的优化方法是可行的。
4 结论
输电线路的导线截面选择对电网经济性改造至关重要，合理选择导线截面不仅关系到线路的可靠运行，而且直接影响线路运行的经济效益。鉴于目前按经济电流密度选择的导线截面偏大现象，笔者设计了一种新的优化方法，并结合实例证明了该方法能够选择合理的导线经济截面，保证输电线路健康运行，从而为导线截面的优化选择提供了新思路，对输电线路降损节能具有一定促进意义。
摘要：合理选择导线截面可以提高输电线路运行的经济性,促进降损节能。分析了按发热条件、按电压损耗条件、按经济电流密度等三种截面选择方法,并通过实例计算结果对比说明现行的按经济电流密度法选择的截面是偏大的。最后,设计了一种新的截面优化选择方法,实例计算结果验证了该方法是正确有效的。
关键词：输电线路,导线截面选择,优化设计
参考文献
[1]HE Wei.Optimization of conductor section selection.Guangxi Quality Supervision Guide Periodical,2008(5):100-102.
[2]LIANG Xu-ming,ZHAO Quan-jiang,LI Xiang,CHEN Yuan.Study on DC conductor section selection.Electric Power Construction,2008,29(5):13-16.
[3]XIA Yong-jun.The power supply mode of low-voltage rural power network and its conductor section selection.Rural Electrification,2004,(8):27-29.
[4]TIAN Yi,SUN Zhi-ming,CHEN Xi-hai.Improvement on economical conductor section and economical current density.Electric Power Construction,2008,29(2):27-29.
导线截面选择 篇4
接触导线允许载流量, 指在一定环境条件下, 不超过导线最高允许工作温度时所传输的电流。接触导线的载流量大小与环境温度、风速、工作温度、工作温度时的交流电阻等诸多因素有关。
按照接触网悬挂最高工作温度分别为100℃、80℃两种情况进行计算, 给定通用外界条件, 依据摩尔根公式分别计算铜合金承力索、镁铜合金接触线以及锡铜合金接触线持续载流量以及在1min、5min、20min暂态运行时的载流量。
1.1 计算公式
外界通用条件下(有风有日照)载流量量计算公式：
导线在t时间间隔允许通过电流计算公式：
其中时间常数公式：
1.2 计算条件
导线温度计算条件参见表1所示:
交直流电阻比根据Morgan公式考虑集肤效应邻近效应等引起的电阻增量以及感抗、容抗涡流损耗等因素影响, 由于数值非常小, 可考虑各材质、截面的导线取值相同。
1.3 导线载流量计算结果
接触悬挂导线参数选取以及导线载流量计算结果见表2。
2 牵引网电流分配关系
牵引网允许载流量等于承力索、接触线与加强导线载流量之和 (忽略各导线中电流的相位差) 。承力索、接触线与加强导线中电流分配的大小和各自的漏阻抗成反比。在计算牵引网载流量时, 应先计算各导线间阻抗比。以下以AT供电方式为例进行分析。
注:接触导线计算考虑了20%最大磨耗。
AT牵引网基本供电网络见图1所示:
根据戴维南定理, 消去AT, 即将电路归算至次边低压侧 (W2) , 归算后, 电源电压2U降为戴维南等值电源电压 (开路电压) U, 馈电线电流变为原来的2倍。牵引网电路本来为有源三端网络, 但从接触网和轨道向变电所观察时, 则变为了有源二端网络, 即只有一个输出端口。消去AT后的等值电路如图2所示:
可得等价的回路电流方程组:
回路1:I1Z1-I3Z3=△U
回路2:I2Z2-I3Z3=0
再利用消去AT后的等值电路与未消去AT的等值电路对比, 也可以求得阻抗。利用上面的等值推导可以求得AT供电方式下牵引网的载流量。
利用仿真程序计算在列车350km/h按照4min追踪运行时, AT供电方式下一供电臂内接触网有效电流以及相应的接触网允许载流量见表3所示。
3牵引网载流量结论
通过对以上结果分析:承力索选用镁铜合金绞线, 接触导线选择镁铜合金或锡铜合金电车线的THJ120++CuMg150和THJ20+SnMg150, 两种组合形式下承力索导线与接触导线电流分配与最大允许载流量比例基本吻合, 两种组合均可以良好地满足高速接触网载流量要求。
接触网采用100℃或80℃最高工作温度时, 对接触悬挂允许载流量影响较大, 从仿真计算结果中对应时间段内供电臂有效电流对比可知, 接触网最高工作温度可选取为80℃。
摘要：接触导线允许载流量大小与环境温度、风速、工作温度、工作温度时的交流电阻等诸多因素有关。本文通过接触网载流量计算、牵引网电流分配关系, 得出接触网的最佳工作温度, 为接触线、承力索导线截面选择及工作温度的确定提供了一种方法。
关键词：接触线,承力索截面,载流量,牵引网电流分配关系,工作温度
参考文献
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【2】贺威俊.电力牵引供电系统技术及装备【M】.成都:西南交通大学出版社, 1998.
导线截面选择 篇5
厄瓜多尔CCS水电站项目位于那波省亚马逊河支流Coca河上, 设计装机容量1 500 MW, 采用水斗式水轮机组, 出线电压500 k V, 站用中压13.8 k V, 站用低压0.48 k V, 频率60 Hz。合同规定建1条13.8 k V线路为首部枢纽、调节水库、尾水、1号营地、2号营地供电, 采用环网供电模式, 线路设计执行美国及IEC标准。线路全长65 km, 线路所处地区为山区, 地形起伏较大, 负荷点比较分散, 线路负荷分部情况见图1, 正常情况下线路负荷见表1, 由于线路太长导致靠近线路末端的负荷点压降远超允许值 (美标13.8 k V系统压降允许值为10%) , 如何采用合理的线路运行方式, 将成为解决本线路压降过大问题的关键。
2 导线截面选择
正常运行时可在首部枢纽和调节水库之间将环网断开, 站用线路按2条线路运行:
线路1:起于电站地面控制楼站用13.8k VⅢ段母线经尾水、1号营地至调节水库。
线路2:起于电站地面控制楼站用13.8k VⅣ段母线经2号营地至首部枢纽。
本线路的导线截面可根据载流量选择, 载流量计算公式如下:
注:I—载流量 (A) ;S—负荷 (kVA) Un—系统标称电压 (kV) , 13.8 kV
计算结果:I=48.91A。但考虑本线路长度较长造成压降较大且地形落差较大对导线机械强度要求高, 故决定采用美标160 mm2截面钢芯铝绞线, 该导线的载流量超过445A能满足载流量要求。
3 压降校验
压降计算公式:
注:Δu%—压降, %;R′—导线电阻, Ω/km
X′—导线电抗, Ω/km;P—有功功率, kW;l—线路长度, km
3.1 正常运行情况
注:P1、P2、P3—尾水、1号营地、调节水库kWl1、l2、l3—尾水、1号营地、调节水库至地面控制楼的线路长度, km
注:P4、P5—首部枢纽、2号营地的负荷, kWl4、l5—首部枢纽、2号营地至地面控制楼的线路长度, km
计算结果:尾水、1号营地、调节水库、首部枢纽、2号营地压降分别为0.0443%、0.233%、0.45%、2.64%、4.2%。根据美标ANSI C84.1-2006, 13.8 k V系统的压降允许值是10%, 因此在正常情况下选择美标160 mm2导线是合理的。
3.2 极端事故情况
首部枢纽、2号营地、调节水库、1号营地在线路故障情况下应保证的负荷均为300 k W, 尾水为160 k W, 结合各负荷点的分布情况可知, 当地面控制楼和尾水之间线路故障时, 尾水处将出现最大压降。在这种情况下线路起于地面控制楼13.8 k VⅢ段母线, 经2号营地、首部枢纽、调节水库、1号营地至尾水。此时可用13.8 k V线路保证首部枢纽、调节水库、尾水等3处重要负荷的供电, 1号营地、2号营地用柴油发电机供电。
注:P1′、P3′、P4′—尾水、调节水库、首部枢纽的故障负荷, kWl1′、l3′、l4′—极端事故情况下尾水、调节水库、首部枢纽至地面控制楼的线路长度, kW
计算结果:尾水、调节水库、首部枢纽压降分别为9.11%、6.728%、2.419%。根据美标ANSI C84.1-2006规定, 13.8 k V系统的压降允许值是10%, 因此选择160 mm2导线是合适的。
4 结语
经过以上论证, 确定本线路选择160 mm2导线。在正常情况下正常运行时可在首部枢纽和调节水库之间将环网断开, 站用线路按2条线路运行。在事故情况下, 用13.8 k V线路保证首部枢纽、调节水库、尾水等3处重要负荷的供电, 1号营地、2号营地用柴油发电机供电。
摘要：通过选择合理的架空输电线路运行方式来解决电压损失超标问题, 从而确定经济可靠的线路导线截面。
关键词：导线截面选择,压降校验,运行方式
参考文献
导线截面选择 篇6
随着我国电力建设的迅猛发展, 我国电力事业迎来了崭新的春天, 架空导线作为电能传输的载体是高压输变电设备的重要组成部分, 对于实现特高压输电具有决定性的作用。作为一种长距离输电线路施工工艺, 研究和分析特高压输电线工程大截面导线架线施工工艺对于促进电力事业的发展有着重要意义。
1 大截面导线
根据计算, 在热容量限制内, 单位长度导线的电阻随着导线截面增大而减小, 输送功率因此得到提高, 允许载流量将增大。大截面导线就是指常规的最小截面超过经济电流密度所控制的导线。由于超高压输电线的周围会产生很强的电场, 而架空导线的主要绝缘介质是空气, 因此当导线表面的电场强度达到一定数值时, 该处的空气可能被电离成导体而发生放电现象, 这种放电现象除了损耗输电功率外, 还会产生电磁辐射。随着导线截面的增加, 输电线路的表面场强减小, 因此, 大截面导线的运用具有广泛的市场价值。同时, 输电线路采用大截面导线, 无线干扰与噪音污染也大大降低。由于承受更大的应力, 虽然一次性投资会增大, 但其使用使用寿命较长, 因而特高压输电线路大截面导线具有广泛应用的前景。
2 导线截面的选择方法
合理地选择配电线路导线截面, 既牵涉到投资的经济性, 又关系到改造后的运行质量。盲目增大导线截面带来了一系列问题:如造价增加, 电杆、横担、拉线等部件受力增加, 金具型号加大, 施工难度增加, 运行的备品备件成本增加等等。所以需要综合考虑。
2.1 按经济电流密度选择导线截面
导线单位截面内的电流量称电流密度, 经济电流密度就是指线路年运行费用最低时所对应的电流密度, 它直接影响着未来电网的运行水平和经济效益。按照1995年国家电力部门规定的标准, 导线截面一般按照经济电流密度值。而截面积计算公式为:
式 (1) 中, S为导线截面积, I为导线流过的电流值。
2.2 按电压损耗条件选择导线截面
所谓电压损失, 是指线路首末端线电压的代数差, 它与线路额定电压比值的百分数通常作为电压的变化范围。电压损耗条件是指在知道线路总负荷的条件下, 在指定的变化范围内控制线路的电压损失来选择线路导线截面。对于低压导线截面, 其一般计算公式为:
式 (2) 中, S为导线截面积, ΔU%为允许电压损失, P为有功功率, L为输送距离, C为电压损失系数, 三相四线制供电且各相负荷均匀时, 铜导线为77, 铝导线为46;单相220V供电时, 铜导线为12.9, 铝导线为7.7。
2.3 按发热条件选择导线截面
此种方法的原理是使导线通过电流时其温度不得超过允许的温度, 即根据所用导线材料所能承受的最大电流来选择导线截面, 以防止因过热引起导线绝缘损坏或加速老化。其中导线承受的最大电流也叫允许载流量, 是指在规定的环境温度及相应的敷设条件下, 导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。实际负荷电流应小于或等于允许载流量, 据此来选择导线截面。
3 输电线路大截面导线架线施工工艺
3.1 紧线操作工艺流程
在导线放线过程中紧线操作是不可缺少的重要环节。在直线塔紧线过程中要把握好时机, 张力放线结束之后就要尽快紧线利用收紧装置, 在导线张力展放导、地放线后, 再次调整导、地线弧垂, 使其达到设计要求。
3.2 紧线原则
在耐张段一侧, 首先耐张塔软挂, 然后在耐张段另一侧进行耐张塔的紧线作业, 以耐张段为单位进行紧线操作作业。如果紧线段跨多个耐张段时, 应对各耐张段分别紧线, 一般可对同一个紧线段内的多个耐张段同时紧线, 也可以先紧与距离较远的的耐张段, 再紧次远的耐张段。应尽量靠近直线夹固定反向临锚卡线器。确保直线悬垂串处于竖直状态, 调整反向临锚钢丝绳张力。按承受全部紧线张力选择过轮临锚的临锚工器具和反导线本线临锚工具;按承受1/4紧线张力选择反向临锚。锚线布置应符合杆塔设计条件, 一般规定锚线角度不应大于20°。为保证超高压输电线路建成后的运行质量, 在张力架线全过程中必须对导线采取严格的保护措施。必须按合理程序装设和拆除临时接地, 使架空的线路在施工期间始终保持接地, 新工序接地未装设, 原工序接地不得拆除。
3.3 耐张塔紧线作业
导线预紧线在牵引场或张力场进行。导线预紧线操作, 宜以张力放线施工段作为紧线段, 以牵张场相邻的直线塔或耐张塔作预紧线操作塔。在对接及紧线过程中, 应充分考虑耐张组装串的结构特点, 采取可靠的平衡措施, 避免造成金具和绝缘子的损伤。耐张塔紧线分为两种: (1) 导线在地面锚线时的耐张塔紧线; (2) 导线在中间锚线时的中间耐张塔紧线。中间耐张塔紧线是指放线施工段两端牵张场侧的耐张塔已挂线, 在施工段中间耐张塔的紧线。在紧线前, 中间耐张塔紧线时, 通过“通用锚线工具”, 将耐张组装串与导线对接, 在两侧锚线卡线器之间断线。
3.4 弧垂观测与调整
架空线弧垂是指以杆塔为支持物而悬挂起来的呈弧形状的曲线。紧线施工前, 技术人员需根据线路杆塔明细表中技术数据、线路平断面图和现场实际情况, 选择弧垂观测档。弧垂观测人员根据紧线时本观测点的温度查找观测档对应的观测角, 将仪器观测角度调整到弧垂观测计算表中对应的角度, 选择弧垂观测档应以能全面掌握和准确控制紧线段应力状态为条件选择弧垂观测档, 弧垂观测时, 调整仪器的观测角为对应温度计算的观测角, 待调整导线张力, 使视线与导线相切, 此时导线的弧垂即为设计弧垂值。
3.5 附件安装
附件安装是大截面导线架线施工中一个重要环节, 做好附件安装工作是保证大截面导线架线施工质量的关键。直线塔的附件安装主要是是对落滑车, 安装线夹的处理。落滑车需要用钢丝绳落下。
4 大截面导线架线施工中需要注意的事项
在大截面导线架线施工过程中有几个问题必须要引起人们的注意, 这些注意事项直接关系到大截面导线架线施工的质量, 因此需要引起人们的高度重视。 (1) 需要引起人们注意的是在选择施工器具的时候必须要进行高精度的计算, 每道工序都需要进行施工计算。 (2) 必须要根据各个防线段的牵张力计算来确定各级绳的牵张力, 控制档位置以及各级绳对可控制点的间距。 (3) 注意到如果是采用1000/80的大截面导线, 这种导线的外径是43mm。在施工过程中必须要注意所选择的张力机的轮槽宽度以及间距, 要坚决杜绝导线与网套连接器发生摩擦的现象。 (4) 在施工方案中必须要明确标出各个工器具的规格, 这样在选择施工机具的时候将会更加方便高效。选择合适的机具是保证工程顺利施工的前提, 这需要引起人们的注意。 (5) 在大截面导线架线施工过程中要做好大转角放线滑车的预偏措并且要有专人负责监护, 只有这样才能保证施工质量。 (6) 要结合工程的实际特点制定大截面导线采用2500m钢线盘的运输方案。
5 结束语
在我国经济飞速发展的今天, 发展特高压输电势在必行。随着电力事业的迅速发展, 人们对于大截面导线架线施工的要求越来越高。在这样的背景下, 加强大截面导线加工施工的研究非常有意义。
参考文献
[1]李召兄, 文俊, 苗文静, 刘玉, 项颂, 肖湘宁.特高压输电线路潜供电流的计算分析[J].现代电力, 2010.
导线截面选择 篇7
本项目来源于西南电力设计院委托我厂开展的研制项目《大截面导线配套绝缘子串型及主要金具研制》, 同时该项目也是国家电网公司基建部2013年新技术研究应用项目《重覆冰区线路减少分裂根数的导线方案研究及应用》的子项目。
本项目依托大岗山水电站500k V送出工程进行, 途经地区气候变化较大, 途经重覆冰地区, 运行风险较大。为了降低运行风险, 将4分裂输电线路降低为2分裂输电线路, 增加导线截面积为1250mm2, 这样电能的输送能力不变, 但是减少分裂数之后, 大截面导线机械性能好, 弧垂小, 过载能力强, 覆冰工况时作用于铁塔上总的垂直、水平及纵向载荷都小, 可减少铁塔质量及基础费用。可有效降低线路运行风险, 提高工程建设经济性。
本文研制的悬垂线夹是1250mm2大截面导线最重要的配套金具之一, 机械破断载荷330k N, 是国内目前最大吨位的铝合金悬垂线夹, 配套导线为JLHA1/G1A-1250/100钢芯铝合金导线, 导线主要参数如下表所示:
2. 危险截面的理论计算
本次悬垂线夹设计的难点在于承受的机械破坏载荷非常大, 因此在初步设计完成后, 需要对危险截面进行理论核算, 根据公式:
其中:
P破坏—标称破坏荷重;
F—侧截面面积, F=2ht;
t—壁厚;
h—孔壁厚;
σb—材料抗拉强度;
K—孔的弯曲度, 此处K=h/R;
R—孔壁的平均半径。
现以悬垂线夹XGD-33/70-36D参数尺寸并带入上述公式进行计算验证, 经验算, P破换=442k N≥330 k N, 计算结果合格。
在上述复杂铸件的理论计算中, 理论计算需要简化很多结构因素, 所以计算结果有一定的偏差, 因此本文根据理论计算的结果, 对产品进行有限元受力分析校核。
3. 产品力学性能优化设计
本文通过UG NX6.0的强大建模功能, 对悬垂线夹进行了建模, 并构建了试验模拟环境, 模型图如3-1、3-2所示:
在有限元分析软件材料库里面增添新材料铝合金, 录入主要产品性能, 抗拉强度270Mpa, 弹性模量E=71 GPa泊松比μ=0.31, 利用软件自动网格划分功能自动生成网格, 划分图如图3-2所示, 共41708个节点, 22765个单元。
边界条件如图所示:模拟实际试验情况, 在仿导线试验压块上施加受力载荷, 螺栓由于中间向上连接承力挂板宽度极宽, 变形空间小, 而且螺栓选取的是直径28的8.8级螺栓, 本身强度裕度较大, 所以视为螺栓不变形, 施加固定约束。
如图3-5、3-6所示:从分析结果来看, 有两处应力过大, 存在撕裂的风险, 一处为图是剖视图画圆圈处所示, 底部连接处应力过来, 另一处是理论计算的危险截面处, 如图中箭头所示, 与螺栓连接的地方, 应力较大, 仍然存在有一定的撕裂风险。
针对两处受力薄弱的地方, 对初步设计的图纸进行了更改, 加强了背部筋板的倒角半径, 从R8增加R20, 螺栓受力处壁厚从23增加到27, 重新更新了产品模型, 产品重量从7.966kg增加了8.628kg, 重量增加了8.3%。
重新生成网格, 划分图如图3-7所示, 共29391个节点, 16113个单元。
从分析结果图3-8应力云图来看, 应力最大地方仍然是螺栓孔附近, 但是最大应力只有190Mpa, 小于材料的许用应力, 因此判定产品分析合格。
4. 试验验证
根据力学模拟仿真结果, 绘制了产品加工图, 加工了样件并安排进行了试验, 试验合格, 试验数据表4-1所示:
从图4-3所示, 悬垂线夹在380k N时发生了破坏, 裂口在螺栓孔附近呈现横向裂纹, 与分析结果较为吻合。
5. 应用前景
1250mm2大截面导线由于电阻小, 载流量大, 除了在减少分裂数的输电线路中运用外, 也适合特高压长距离、大输送容量的输电线路中使用, 目前±800k V宁绍线直流输电线路中已经基本确定使用1250mm2大截面导线, ±1100输电线路也在研究该导线的应用, 因此1250mm2大截面导线及配套悬垂线夹应用前景广泛, 对本悬垂线夹的研究也非常有价值。
6. 结语
导线截面选择 篇8
大截面空心扩径导线是超高压和特高压输电线路工程的重点产品,也是发电厂和变电站母线的首选产品。在导线截面相同的情况下,大截面空心扩径导线将外径扩大,可减小导线表面的电场强度,从而避免电晕放电,减小无线电干扰;有良好的散热性,有效提高导体的载流量;能满足大容量、远距离输送电能的要求,同时还能节约大量铝材料的使用,节能环保。但空心扩径导线的特殊结构,使其安装有别于普通的钢芯铝绞线的安装。本文将以甘肃景泰750kV变电站、崇兴750kV变电站双分裂耐热铝合金空心扩径导线JLHN58K-1600为例,对大截面空心扩径导线的安装过程以及安装质量验收规范进行详细介绍。
1 大截面空心扩径导线的安装过程
1.1 施工前的器具准备
为保证施工的顺利进行和施工质量,安装由大截面空心扩径导线组成的软母线时应选用合适的施工器具:a.应采用符合计量标准的钢卷尺测量导线档距。b.施工用的导线液压机的性能应满足施工要求并与导线相匹配,1 600mm２空心扩径导线压接宜采用200T及以上高压油泵压接钳。c.导线架设应采用经检验合格的牵引机、钢丝绳、高强度吊带、卡具、滑轮、U型环等,架设中应配置两台5T牵引机及滑车组具,50T以上吊车配合提线,并采用高空作业车辅助作业。
1.2 档距测量与长度计算
大截面空心扩径导线施工时必须满足根据测量得到的导线档距所计算的弧垂值,并且使三相母线的最低点处于同一水平面上。确定导线长度的方法有预起吊划印法和计算法。
1.3 整盘导线展放
大截面空心扩径导线应在专用的平坦场地进行布置展放。采用放线架进行人工展放时,放线架应摆放平整、牢固;为保证导线表面的光洁度,地面需铺设彩条布等加以保护,并将截断的导线排列在准备好的槽钢上,以方便撸直测量数据。导线搬运过程应避免发生碰撞,防止导线受损;切断导线时应采用相关措施(如市售的相应尺寸的钢制卡箍)防止导线散股;如果放线过程中,发现导线有断股和明显的松股,或同一截面处损伤面积超过导电部分总面积5%的导线应不得使用,且同一相母线的双分裂导线切断的长度必须一致;应严格按计算的尺寸测量复核并画印,在画印两侧约10 mm处分别用卡箍卡牢;切断导线时,导线横切面应平整无毛刺,并与线股轴线垂直,这非常重要［１］。
1.4 导线压接
导线施工前应先压接试件进行拉力试验,同时记录铝管压接后的延伸率,在拉力检查合格后方可进行施工。压接时液压机械应放置平稳,缸身垂直地面。当第一模压好后应检查对边距尺寸,符合标准后再继续进行液压操作,对边距S的最大允许值为Sｍａｘ=0.866×0.993d+0.2mm,其中d为铝管外径。压接完后如果因飞边过大而使对边距超过规定值时,应将飞边挫掉后,重新施压。液压机的操作必须使每模都达到规定的压力值,严格按照SDJ226—1987《架空送电线路导线及避雷线液压施工工艺规程》操作。铝管压接时,应先用钢丝刷仔细清除铝股表面的氧化膜,然后均匀涂上导电脂,将铝管拉回压接部位并确认。压接时上下模一定要对齐,且再施压时的二压模与一压模的重叠宽度应不小于5mm。空心扩径导线JLHN58K-1600的压接约为7模,T型线夹压接不应少于2 模。由于扩径导线外径较大,如果顺方向压接,压接管口处的导线会产生较大松股现象,而采用反向压接则会减少松股现象的发生,因此大截面空心导线压接一般采用反向压接法,压接后的压管弯曲度应小于线夹长度的2%,超过时需对压接管进行校正,校正后需进行外观检查压管有无损伤和裂纹［２－３］。
1.5 软母线组装
导线的安装长度较长(双耐张导线约80 m左右),在导线搬运过程中应有专人负责,注意导线的平直,严禁强硬弯曲搬运,同时应采用软质材料对压接好的导线表面进行包裹,以免在搬运过程中划伤导线;在对双导线组合母线进行T型线夹压接时,应顺其自然下垂,两个接触面应平直。在安装间隔棒时,应符合设计要求等距安装。 组装大截面导线时,应检查导线表面光洁度,如有毛刺应用细砂纸抛光处理,以尽量避免电晕放电。
1.6 架空线的架设
通常750kV母线采用滑轮组挂线安装,架设时两端同时起吊挂线,用吊车配合起吊导线,使双分裂母线起吊时处于近似水平状态,确保整个架线过程的安全。两侧分别使用5T机动绞磨,通过转向滑轮两侧同时牵引,当起到一定高度,A端5T机动绞磨暂停牵引,B端继续牵引,当B端挂好后,A端5T机动绞磨再继续牵引直至挂好。采用同时牵引方法可防止导线在地面因牵引造成的拖拽磨擦,减小牵引力且能提高挂线效率［４］。
此外,应选择牢靠合理的牵引挂点,绑扎点需衬垫木板,以防损伤构架,各滑轮和钢丝绳的强度应符合牵引和挂线的要求。挂线安装时绞磨操作人员应密切关注母线起挂情况,并按指挥人员的信号和口令执行,在要挂母线的两个横梁上各挂一滑轮,同时在相应的构架柱下面也分别再挂一滑轮,在横梁另一侧的构架柱上分别设一台5T机动绞磨,两台绞磨的牵引绳分别经过两边构架柱下方的滑轮,再分别穿过两边构架横梁上的滑轮后,与母线两端连接,母线两端的连接方式相同。为避免瓷瓶在牵引过程中损伤,可采用吊带进行牵引挂线,但在施工过程中应注意下列几个问题:牵引时应有地毯、彩条布等,以防止导线磨损和瓷瓶串及母线的损伤;应按图纸对瓷瓶金具串编号定点放置,避免吊装错误,均压环、屏蔽环也应放到指定位置,待瓷瓶串起吊离开地面时再行安装;母线起吊时严禁在母线下方站人或进行作业操作,绞磨操作人员必须经过专业培训,熟悉绞磨性能并熟练操作;所有施工人员必须听从指挥人员的统一指挥［５－６］。在母线起挂过程中,母线两侧绞磨同时慢速牵引,母线缓缓升起,当瓷瓶底端金具升离地面时两台绞磨要停止牵引,操作人员应按图纸要求调节绝缘子碗口方向以及金具螺栓及开口销的方向,同时连接均压环及屏蔽环,确认安装完成后绞磨,同时继续牵引母线,当母线升至距构架横梁挂线点约30~50cm时,停止牵引,高空人员将绝缘子串端部的U型挂环与挂线点试连接,慢速控制绞磨的升降来连接挂线点,直到U型环与挂线点连接上为止,引流线安装、设备连线安装可采用升降车作业。
1.7 弧垂测量及调整
一般采用经纬仪测量法或人工钢尺测量法进行母线架设后的弧垂测量。架设后母线的弧垂应符合设计要求,其允许误差为-2.5%~+5%,同档距内三相母线的弧垂应一致,相同位置的分支,应有相同弯度和弧度;引流线相对点的数值应符合设计要求;软母线与电器接线端子连接时,不应使电器接线端子受到超过允许的外加力。
2 大截面空心扩径导线安装质量的验收
大截面空心扩径导线安装后,应按表1中所列的各项检验指标对安装质量进行验收［７］。
注:1)安装质量评判一般分为合格和优良两类。2)该项检验指标为主要检验指标。
为了能够保证大截面空心扩径导线的正常运行与维护,导线必须采用正确的安装方法并通过质量验收。只有掌握大截面空心扩径导线正确的安装方法,才能发挥其所具有的减少导线表面的电场强度、减小无线电干扰、载流量大、节能环保等众多优点,使其获得更为广泛的应用。
摘要：大截面空心扩径导线由于外径的扩大,使其在运行中具有减少导线表面电场强度、减小无线电干扰、载流量大且节能环保等众多优点,是超高压和特高压输电线路工程的重点产品。但空心扩径导线的特殊结构,也使其安装有别于普通的钢芯铝绞线的安装。为此,对大截面空心扩径导线的安装过程以及安装质量验收规范进行了详细介绍。