注:輸電線路(lu)載流能力(li)驗證是輸電運輸(shu)檢查的重要工(gong)作(zuo)。驗證(zheng)水平決定了調度部門(men)能否科學(xue)配(pei)置電網的趨勢。
對(dui)於輸電線路的載流能(neng)力,隨著輸電線路輸送能力的增加,分裂線路的使(shi)用(yong)、電暈損失和無線電幹(gan)擾(rao)不再發揮控製(zhi)作用。導(dao)線允許(xu)的電流密度隨(sui)截麵的增加(jia)而降(jiang)低(如(ru)下表所示)。因(yin)此,高壓(ya)、大容量輸電線路的導線截(jie)麵選(xuan)擇主(zhu)要(yao)由(you)允許載流決定(ding)。
表(biao) 鋼(gang)芯(xin)鋁絞(jiao)線70℃允許電流密度
導線載流與導線的氣(qi)象(xiang)條件(環境溫(wen)度(du)、風速、陽光強度)有(you)關(guan)。為(wei)保證導線的(de)使用壽命,計算導線載流(liu)量時,導線不得超過(guo)一定溫度。根據(ju)GB 50545-2010 5.0.6 根據(ju)規定,導線載流量與導線電阻率、環境溫(wen)度(du)、導線溫度、風速、陽光強度、導線表麵狀態(輻(fu)射(she)係數和吸熱係數)、空氣傳熱係數和運動粘度有(you)關(guan)。選擇(ze)導線時(shi),應根據(ju)當地環境條件進行校核。
導線允許載流的主要依據是導線的較高允許溫度。 GB 50545 - 2010 第5.0.6 條 導線載流量的計算一(yi)般(ban)采用以下公(gong)式(shi)
式中(zhong):I——允許載流量(A);
WR——單位長(zhang)線輻射散(san)熱功率(W/m);
WF——單位長度導線對流散熱功率(W/m);
WS——單位長度導線的日照(zhao)吸(xi)熱功率(W/m);
R′t——當溫度允許時,導線的交流電阻(Ω/m)。
從上(shang)公式可(ke)以看出,流量(liang)與環境空氣溫度、風速、陽(yang)光強度、導線表麵(mian)狀(zhuang)態等有關。檢(jian)查導線載流時的環境溫度,采用較(jiao)高溫度月的較高平均溫度(較高溫度月(yue)的較高平(ping)均溫度為較高(gao)溫度月的較高溫度月的平均值,取多年的平均(jun)值)。當天陽光明媚,陽光直射導線時,導線的陽(yang)光強度(太陽輻射功(gong)率密度)為0.1W/c m 2.一般線路的計算風(feng)速為0.5m/s,應相(xiang)應增加導線的平均高度超過30m的風速,故取0.6m/s。一般計算參數值(zhi)為:風速0.5m/s,日照強度0.1W/c m 2.導線表麵吸收(shou)係數(shu)0.9導線表麵吸熱係數0.9.9,環境氣溫40℃。
以下是一些國內試驗數據,進一步(bu)闡述(shu)了環境(jing)條件對載(zai)流的影響:
1)導線表麵的輻射係數和吸熱係數主要由導線的新(xin)舊決定。雖然對導線載流有一定的影響,但(dan)對導線載流的綜(zong)合(he)影響(xiang)要小(xiao)得多,在(zai)導線使用溫度範圍內約為1%~2%。
2)風速對導線載流量影響很(hen)大:v=0.5m/s比(bi)v=0.1m/s當載流量大(da)40%時,v=1.0m/s比(bi)v=0.5m/s負載流量增加15%~20%,因此(ci)風速值得研(yan)究。風向(xiang)與導線的夾角不同(tong),也會影響負載流量的大小。
3)日照強度對載流也有影響。日照強度為100W/m2較1000W/m2的載流量增加了(le)15%~30%,但日照從1000W/m2減(jian)少至900W/m2時,載流量僅(jin)增加1%~4%。
4)導線的載流與導線的環境溫度密切(qie)相關, 環境溫度越低,導線載流越大。隨著溫度的升(sheng)高,導線的電阻率增加,電阻增(zeng)加;電阻增(zeng)加,電能消耗增加,電阻(zu)消耗是加熱,所以(yi)溫度升高,然(ran)後(hou)增加電阻,導致惡性循環(huan)。例如JL/G1A-300/40鋼芯鋁(lv)絞線,25℃735A,連(lian)續使用不(bu)得(de)超(chao)過700次℃,而40℃安全載流量下降595A,前者允(yun)許溫升45℃而後者則(ze)為30℃。從導線溫升θ可以得出結(jie)論,在溫升初(chu)期,載流迅速(su)上升。若環境溫度高於35℃,溫度每(mei)增加5℃當載流量下降約10%時,如果周圍環境溫度低於(yu)35℃,溫度每降低5℃載流量增加約10%。
綜上所(suo)述,影響導線載流的部分條件(jian)是風速、陽光強度、環境溫度等環境因素,這(zhe)與(yu)輸電線路的自(zi)然條件有關。另一部分是導線參(can)數,如吸熱係(xi)數、輻射係數、導線允許溫度、導線直徑等。導線的吸熱和輻射係數對載流影響不大。當確(que)定導線直徑(jing)(截麵)時,導線允許溫度的值成為影(ying)響載流的主要因素。
當導體通過工作電流時,導體應加熱(超導除(chu)外(wai)),部(bu)分(fen)熱量增加導體溫度,另一部分由於導體溫度高於周(zhou)圍介質溫度(周圍介(jie)質(zhi)溫度,導線指空(kong)氣溫度)而流失(shi)到周圍介質。當導體中沒有電流通過時,導體(ti)的溫度與環境溫度相同。當導體通過恒定電流時,導體溫度升高。起初,由於溫差(cha)小,散熱少,吸熱多,導體溫度迅速升高。後來,當溫差增加到單位(wei)時間(jian)內的發熱和(he)散熱平衡時,所有的發熱都會消失。由於導體不再(zai)吸收熱量,溫度不再升高,溫度穩定。
對於確定的環境條件,導線的允許載流溫度越高,允許載流量越大。然而,導線加熱的允許溫度受導線載流加熱後強度損失的限製。因此,架(jia)空導線的允許載流一般是根據導線在一定氣象條(tiao)件下不超過一定溫度計(ji)算的,以盡量減少導線的強度損失,從而提高或保證導線的使用壽(shou)命。電機(ji)工程手冊(試(shi)用本)電線電纜第(di)26篇提(ti)出,工作溫度越高,運行時間越長,導線強度損失越(yue)大。
允許載流的計算與電阻率(lv)、環境溫度、使用溫度、風速、陽光強度、導線表麵狀態(tai)、輻射係數和吸熱係數、空氣傳熱係數和動(dong)態粘(zhan)度有關。《110kV~750kV架空輸電線路設計規範(fan)(GB50545-2010)5.0.6.導線允許溫度(以下簡稱導線溫度):鋼芯鋁絞線和鋼芯鋁合金絞線應為70℃,必(bi)要時可使用80℃;90用於大跨度℃。控製導線允許載流的主要依(yi)據是導線的較高允許溫度(80℃)主要取決(jue)於長期運行後導線的強度損(sun)失和連接金具的加熱。工作溫度越高,運行時間越長,導線強度損失越大。我國輸電線路鋼芯鋁絞線采用金具,導線截麵240mm2及以下抗張線夾為螺栓型,跳線多采用並(bing)溝線夾連接,運行時螺栓鬆動,跳(tiao)線燒紅。鑒於此,鋼芯鋁絞線的允許溫度為70℃(大跨(kua)度可取90℃)。 芯鋁合金絞線的允許溫度采用值與鋼芯鋁絞線相同。
普通導體的正常較高工作溫度不得超過 70℃,計算(suan)日照時,鋼芯鋁絞線導體不得超過 80℃考慮(lv)一下。當普通導體接(jie)觸麵有鍍(du)(搪)錫(xi)的可靠覆蓋層時,可以提高到(dao) 85℃。
國內試驗證明鋼芯鋁絞線為80℃當導線強度不低於計算拉力時,國內試驗(yan)證明導線溫度為80℃配套金具的溫度不得超過67℃,金具溫度在80℃對導線的握力基本沒有影響(仍(reng)在導線額定拉(la)力的95%以上)。
由於溫度升高,導線弧垂增加,地麵與交(jiao)叉之間的間隙(xi)距離減小,影響地麵與交叉之間的安(an)全裕度。
過去,設(she)計根據經(jing)濟(ji)電流密度選擇導線截麵,通過較高氣溫弧垂(chui)驗證地麵和交叉的安全(quan)間距(ju)。由於導線達到允許溫度的時間在年度運行中所占(zhan)比例很小,因此一般不需要驗證允許溫度弧垂的安全距離。
對於特定的交叉跨越,如200m上述檔(dang)位跨越鐵路、高速公路或一級公路,根(gen)據允許溫度選擇導線截麵的大跨度或電力線,交叉(cha)跨度間距根據允許溫度弧垂驗證。
對於根據加熱條件選擇導線截麵的線路,由於常處於允許傳輸容量的運行狀態,應根據增加後允許溫度的弧(hu)垂來(lai)驗證規定的安全距離。
根據經濟電流密(mi)度選擇導線截麵,主要體現在係統規劃中N-1.在工作條件下,允許在調(diao)度轉移負荷的短時間內適當增加傳(chuan)輸容量和導線弧垂,導致地麵和交叉距離的適當補償(chang)。
根據經濟電流密度選擇導線,允許溫度提高到80℃以前,必須按50℃弧垂校準(zhun)地(di)麵與交叉間距,必要調整,檢查並恢複良好(hao)的連接角度傳導。
從以上可以看出,導線溫度對載流影響很大,我國規定輸電線路導線溫度為70℃,國(guo)際上大多數國家規(gui)定導線溫度為80℃及以上。當導線溫度為70時℃提高到80℃,對於鋼芯鋁絞線,載流可增加24%~27%,即輸送容量不變,所需截麵至(zhi)少可減少一檔。降低導線的機械強度,配套金具(ju),基本(ben)不影響地麵和交叉距離,但能獲得巨大的經濟效益,節約投(tou)資(zi)。
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